Тепловая схема питания - Thermal design power

Эта статья посвящена тепловой конструкции микропроцессоров. Для общей концепции см. Номинальная мощность.

В Тепловая схема питания (TDP), иногда называемый расчетная тепловая точка, это максимальное количество высокая температура генерируется компьютерным чипом или компонентом (часто ЦПУ, GPU или система на чипе ) что система охлаждения в компьютере предназначен для рассеиваться при любой нагрузке.

TDP обычно не является самым большим количеством тепла, которое ЦП мог когда-либо генерировать (Пиковая мощность ), например, запустив властный вирус, а скорее максимальное количество тепла, которое он будет выделять при работе в режиме реального Приложения ". Это гарантирует, что компьютер сможет обрабатывать практически все приложения, не выходя за пределы своего теплового диапазона или не требуя системы охлаждения для максимальной теоретической мощности (что будет стоить больше, но в пользу дополнительного запаса для вычислительной мощности).[1]

Некоторые источники утверждают, что пиковая мощность микропроцессора обычно в 1,5 раза превышает рейтинг TDP.[2] Тем не менее, TDP является условным показателем, а его методика измерения вызывает разногласия. В частности, примерно до 2006 г. AMD раньше указывал максимальное энергопотребление своих процессоров как TDP, но Intel изменил эту практику с введением ее Конро семейство процессоров.[3] В частности, измерения Intel также не полностью учитывают Intel Turbo Boost из-за временных ограничений по умолчанию, в то время как AMD делает, потому что AMD Turbo Core всегда старается добиться максимальной мощности.[4]

Похожая, но более поздняя полемика связана с измерениями TDP мощности некоторых Ivy Bridge Процессоры серии Y, в которых Intel представила новую метрику под названием мощность проекта сценария (SDP).[5][6]

Обзор

Смотрите также: Рассеивание мощности процессора

В некоторых случаях TDP процессора был недооценен, что приводило к определенным реальным приложениям (обычно сложным, таким как кодирование видео или игры), в результате чего процессор превышал указанный TDP и приводил к перегрузке системы охлаждения компьютера. В этом случае процессоры либо вызывают системный сбой («тепловое отключение»), либо снижают свою скорость.[7] Большинство современных процессоров вызывают тепловое отключение только при катастрофическом отказе системы охлаждения, например, при выходе из строя вентилятора или неправильно установленном радиаторе.

Например, ноутбук Система охлаждения процессора может быть рассчитана на 20W TDP, что означает, что он может рассеивать до 20 Вт тепла без превышения максимального значения. температура перехода для процессора ноутбука. Система охлаждения может сделать это, используя метод активного охлаждения (например, теплопроводность в сочетании с принудительной конвекцией), например радиатор с вентилятор, или любой из двух методов пассивного охлаждения: тепловое излучение или проводимость. Обычно используется комбинация этих методов.

Поскольку запасы прочности и определение того, что составляет реальное приложение, различаются в зависимости от производители, Невозможно точно сравнить значения TDP разных производителей. Например, процессор с TDP 100 Вт почти наверняка будет использовать больше мощность при полной нагрузке, чем процессор с TDP 10 Вт от того же производителя, он может потреблять или не потреблять больше энергии, чем процессор от другого производителя с TDP 90 Вт. Кроме того, TDP часто указывается для семейств процессоров, при этом младшие модели обычно потребляют значительно меньше энергии, чем старшие модели семейства.

Динамическая мощность, потребляемая схемой переключения, приблизительно пропорциональна квадрату напряжения:[8]

где C это емкость, ж частота, а V напряжение.

Переменный TDP

Спецификации TDP для некоторых процессоров могут позволить им работать с несколькими различными уровнями мощности, в зависимости от сценария использования, доступной мощности охлаждения и желаемого энергопотребления. Технологии, обеспечивающие такие переменные TDP, включают: Intel с настраиваемый TDP (cTDP) и мощность проекта сценария (SDP) и AMD с Ограничение мощности TDP.

Настраиваемый TDP

Настраиваемый TDP (cTDP), также известен как программируемый TDP или Ограничение мощности TDP, это рабочий режим более поздних поколений мобильных процессоров Intel (по состоянию на январь 2014 г.) и процессоры AMD (по состоянию на июнь 2012 г.), что позволяет изменять их значения TDP. Изменяя поведение процессора и уровни его производительности, можно изменить энергопотребление процессора, одновременно изменив его TDP. Таким образом, процессор может работать с более высоким или низким уровнем производительности в зависимости от доступной охлаждающей способности и желаемого энергопотребления.[9]:69–72[10][11]

Процессоры Intel, поддерживающие cTDP, обеспечивают три режима работы:[9]:71–72

  • Номинальный TDP - это номинальная частота процессора и TDP.
  • cTDP вниз - когда требуется более холодный или более тихий режим работы, в этом режиме указывается более низкий TDP и более низкая гарантированная частота по сравнению с номинальным режимом.
  • cTDP вверх - если доступно дополнительное охлаждение, в этом режиме указывается более высокий TDP и более высокая гарантированная частота по сравнению с номинальным режимом.

Например, некоторые из мобильный Haswell процессоры поддерживают cTDP up, cTDP down или оба режима.[12] Другой пример: некоторые AMD Opteron процессоры и Кавери ВСУ можно настроить на более низкие значения TDP.[10][11][13] IBM МОЩНОСТЬ8 процессор реализует аналогичную функцию ограничения мощности за счет встроенного встроенный контроллер (OCC).[14]

Мощность проекта сценария

Описание Intel проектная мощность сценария (SDP): «SDP - это дополнительная тепловая эталонная точка, предназначенная для представления термически релевантного использования устройства в реальных сценариях окружающей среды. Он уравновешивает требования к производительности и мощности по системным рабочим нагрузкам, чтобы представить реальное потребление энергии».[15]

Мощность проекта сценария (SDP) не является дополнительным состоянием питания процессора. В SDP указывается только среднее энергопотребление процессора с использованием определенного набора тестовых программ для моделирования «реальных» сценариев ».[5][16][17] Например, Y-серия (экстремально-низкое энергопотребление) мобильный процессор Haswell показывает разницу между TDP и SDP.[15]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Технические подробности 7-ваттных процессоров Intel Ivy Bridge». arstechnica.com. 2013-01-14. Получено 2013-01-14. В случае Intel TDP указанного чипа меньше связано с количеством энергии, которое чип должен использовать (или может использовать), и больше связан с количеством энергии, которое вентилятор и радиатор компьютера должны рассеивать, пока чип находится под длительной нагрузкой. Фактическое энергопотребление может быть выше или (намного) ниже TDP, но эта цифра предназначена для руководства инженерам, разрабатывающим решения по охлаждению для своих продуктов.
  2. ^ Джон Л. Хеннесси; Дэвид А. Паттерсон (2012). Компьютерная архитектура: количественный подход (5-е изд.). Эльзевир. п. 22. ISBN  978-0-12-383872-8.
  3. ^ Оу, Джордж (17.07.2006). «Кому поверить в энергопотребление? AMD или Intel?». ZDNet. Получено 2014-02-11.
  4. ^ Linus Tech Tips (16 сентября 2019 г.). «Кто ДЕЙСТВИТЕЛЬНО работает быстрее? AMD (3800X) против Intel (i9-9900K)». YouTube. это может показаться одним и тем же, но благодаря повышению точности процессоры AMD будут всегда пытаться работать с максимально возможной скоростью, как на современных графических процессорах.
  5. ^ а б Ананд Лал Шимпи (14 января 2013). «Intel снижает мощность ядра до 7 Вт, вводит новый рейтинг мощности, чтобы добраться до него: демистификация SKU серии Y». anandtech.com. Получено 2014-02-11.
  6. ^ Кротерс, Брук (9 января 2013 г.). «Корпорация Intel отвечает на готовые заявления об энергоэффективности». ces.cnet.com. Получено 2014-02-11.
  7. ^ Станислав Гарматюк (26.03.2004). «Тестирование терморегулирования в процессорах Pentium 4 с ядрами Northwood и Prescott». ixbtlabs.com. Получено 2013-12-21.
  8. ^ «Усовершенствованная технология Intel SpeedStep для процессора Intel Pentium M (Белая книга)» (PDF). Корпорация Intel. Март 2004 г. Архивировано с оригинал (PDF) на 2015-08-12. Получено 2013-12-21.
  9. ^ а б «Процессор Intel Core 4-го поколения на основе технического описания Mobile M-Processor and H-Processor Lines, Том 1 из 2» (PDF). Intel. Декабрь 2013. Получено 2013-12-22. Настраиваемый TDP (cTDP) и режим низкого энергопотребления (LPM) формируют вектор проектирования, в котором поведение процессора и TDP пакета динамически регулируются в соответствии с желаемой производительностью системы и диапазоном мощности. [...] Благодаря cTDP процессор теперь может изменять максимальную устойчивую мощность с альтернативной гарантированной частотой. Настраиваемый TDP позволяет работать в ситуациях, когда доступно дополнительное охлаждение, или в ситуациях, когда желателен более холодный и тихий режим работы.
  10. ^ а б Майкл Ларабель (22 января 2014 г.). «Тестирование настраиваемого TDP на AMD Kaveri». Фороникс. Получено 2014-08-31.
  11. ^ а б «Краткое руководство по процессорам AMD Opteron серии 4200» (PDF). Продвинутые Микроустройства. Июнь 2012 г.. Получено 2014-08-31.
  12. ^ "Обзор Sony Vaio Duo 13". mobiletechreview.com. 2013-07-22. Получено 2014-02-11.
  13. ^ Майкл Ларабель (13.08.2014). «Испытание настраиваемого TDP 45 Вт с AMD A10-7800 / A6-7400K». Фороникс. Получено 2014-08-31.
  14. ^ Тодд Розедал (2014-12-20). «Код прошивки OCC теперь с открытым исходным кодом». openpowerfoundation.org. Получено 2014-12-27.
  15. ^ а б «Процессор Intel Core i7-4610Y (4 МБ кэш-памяти, до 2,90 ГГц)». Intel. Получено 2014-02-11.
  16. ^ «Технические подробности 7-ваттных процессоров Intel Ivy Bridge». Ars Technica. 2013-01-14. Получено 2013-12-22. Если процессору нужно много работать в течение длительного периода времени и ноутбук нагревается, он будет медленно снижать скорость, пока не будет работать с заявленным TDP. [...] Существует два конфигурируемых OEM "уровня мощности", которые определяют, насколько быстрым может быть ЦП в этих ситуациях: PL2 сообщает процессору, сколько мощности ему разрешено использовать, когда ему требуется короткий всплеск скорости, и PL1 определяет, насколько быстро процессор может работать при постоянной нагрузке. [...] Это суть того, что Intel делает с процессорами серии Y: их максимальный TDP был снижен на четыре ватта, с 17 до 13. Intel также проверяет их для использования при двух более низких значениях PL1: 10 Вт и 7 Вт. Именно здесь вступает в дело маркетинг, который мы обсуждали ранее - вместо того, чтобы держать эти значения в секрете, как это было до сих пор, Intel взяла это самое низкое значение, поместила его на свои страницы продуктов и назвала его SDP.
  17. ^ «Процессор Intel Core 4-го поколения на основе технического описания Mobile U-Processor и Y-Processor Lines, том 1 из 2» (PDF). Intel. Декабрь 2013. Получено 2013-12-22.

внешние ссылки