TDP熱功耗

“TDP”熱功耗的含義是當處理器在滿負荷的情況下，將會釋放出多少的熱量，也就是說是處理器的電流熱效應以及其他形式產生的熱能，並以瓦作為單位。例如英特爾奔騰E2140處理器標註的TDP功率為65W，也就是說當其在滿負荷運行的情況下，所產生的熱量為65W。處理器的TDP功耗並不代表處理器的真正功耗，更沒有算術關係。“TDP”功耗的多少最主要的作用是提供給散熱片和風扇等散熱器製造廠商，以便其設計散熱器時所使用的。

CPU功耗

CPU的功耗：是處理器最基本的電氣性能指標。

CPU的峰值功耗：處理器的核心電壓與核心電流時刻都處於變化之中，這樣處理器的功耗也在變化之中。在散熱措施正常的情況下（即處理器的溫度始終處於設計範圍之內），處理器負荷最高的時刻，其核心電壓與核心電流都達到最高值，此時電壓與電流的乘積便是處理器的峰值功耗。

TDP功耗

因此，從上面我們對“功耗”和“TDP”的解釋，大家可以看到，TDP並不等於功耗，它是當處理器達到負荷最大的時候，釋放出的熱量。而實際功耗對最終用戶才有意義。以下是來自博客＠英特爾中國關於“功耗”和“TDP”的解釋。

隨著處理器的功耗不斷的降低，越來越多的人開始關注TDP和功耗的話題，甚至作為衡量處理器好壞的標準。其實我們一直強調，無論是CPU還是GPU，在獲取高性能的同時，都不應該以高功耗作為代價，那並不是技術進步的表現。而在這一點上，Intel與AMD正在不斷改變，以帶來高性能的同時，功耗也在逐步的降低。

此前TDP這個功耗數據是提供給散熱器廠商，因為在它反應的是CPU在負載情況下的最高熱量，對於散熱器廠商來說，按照這個設計功耗，製作可以驅散這個最高熱量的散熱器，隨著大家對於整機的功耗越來越重視，因此，這個CPU的TDP值也給最終用戶提供。在CPU的外包裝上就可以看到，其中AMD處理器的外包裝在很明顯的位置上標註了這款產品的TDP值。

熱量功耗

PRB值為1的處理器的功耗要比PRB為0的處理器大得多。PRB的全稱是Platform Requirement Bit。處理器的一個針腳會告知主板自己的這個針腳定義是0還是1。由於PRB=1的電氣指標較高，所以只支持PRB=0相應規範的主板無法正常啟動PRB=1的處理器。Intel使用775_VR_CONFIG_04A或04B來標示PRB=0或者是PRB=1的處理器。LGA775盒裝處理器的包裝盒上會註明：

Intel P4架構處理器的過熱保護機制

從P4誕生，Intel就在處理器中加入了過熱保護機制，以防止在散熱器無法有效發揮作用的前提下保證處理器的安全。Intel保護處理器的通常辦法是在溫度達到或超過設計溫度的時候降低處理器的工作主頻。

熱量監視（Thermal Monitor）

熱量監視功能是隨P4一起誕生的，只要採用NetBurst架構的處理器，不管其核心是Willamatte，Northwood或是Prescott，都會具備TM功能。它的主要功能是監視處理器的溫度，TM保護處理器是通過處理器內部的熱量控制電路（Thermal Control Circuit）來實現的。TCC內建在CPU內部，所以TM不需要軟體或是用戶設置。一旦CPU出廠，TM的設置便不能由第三方進行修改。所以TM是非常底層的硬體保護機制。

與AMD大張旗鼓地展示40nm DX11 Evergreen/RV870不同，NVIDIA此番在台北異常沉默，絲毫沒有提及未來顯卡產品的進展，難以琢磨的G300何時登場也讓人心焦。看起來AMD在九月份進入DX11時代問題不大，而NVIDIA方面有消息稱要推遲，不過也有來源堅信一切順利，G300也會在第三季度同期面世，都能趕上Windows7和第一批新遊戲。暫且拋開發布進程，另一個非常關鍵的問題是熱設計功耗。AMD奉行小核心策略，所以RV870也只需要一個六針輔助供電介面就可以了，而NVIDIA還在堅持大核心之路，性能更強的同時功耗和發熱量也不可避免地同步高漲。“好消息”是，G300仍然會停留在225W之下，不會達到傳說中的300W(Intel Larrabee倒是有此可能)，所以和GeForce GTX 285一樣，也是兩個六針供電介面即可。當然，雙核心型號(如果有的話)就得另當別論了。其實出了核心規模龐大，G200/G200b熱設計功耗較高也與所用的生產工藝有關，前者是“落後的”65nm，後者的55nm也只是半代工藝，而40nm是全新一代製成，把功耗降低三分之一不是問題。就看台積電能不能儘快使其成熟起來了。40nm工藝、512個1600MHz MIMD流處理器、700MHz核心頻率、512-bit 4.4GHz GDDR5顯存……這就是G300核心了，規格和性能大躍進，熱設計功耗則基本原地踏步。註：PCI-Ex16插槽可提供75W供電，六針和八針PCI-E供電介面分別提供75W和150W。

從TDP是得不出CPU的實際功耗的，用計算機內部各個部件的TDP值相加得出整個系統的功耗，邏輯上似乎沒有任何問題，事實上這項“創舉”已經變成業界的笑談。

CPU的實際功耗應該等於=實際輸入CPU的電流（A）×CPU的實際電壓（V），它是供電電壓和電流的乘積。最好的辦法是用精密的功率工具去測試。

另外，籠統地計算一個CPU在一個晝夜24小時反覆運行一組程序，然後計算累計功耗，是非常誤導的測試，因為一個高能效的CPU，可以在相同的時間完成更多的工作。

所以，CPU的實際功耗測試應該是用一組統計出來的程序組合，模擬人們使用計算機的習慣讓計算機運行，如辦公場景，典型的測試軟體為SysMark，家用環境為PCMark，建議用最新的版本。

這樣，性能好節能效果好的CPU，就可以在更短的時間內完成任務，依次進入等待，空閑，休眠，深度休眠等節能狀態。例如，同樣一段高清影片的壓縮，高性能的CPU可以在5分鐘完成，差的CPU需要10分鐘完成。提前完成工作的CPU可以做別的工作，或者在剩下的5分鐘處於低負荷的運行狀態——CPU利用率低，系統功耗就小，甚至進入休眠。對於需要10分鐘完成的CPU，后5分鐘還是需要讓CPU處於高負荷的運行狀態，整個系統都需要處於相對高負荷的狀態，由此可見能耗是無法和高性能的CPU相比的。

採用最新工藝，最新架構和最新的節能技術的CPU，都是廠商追求的目標，因為只有這些新技術可以確保高性能低能耗技術的實現。例如，從65納米轉向45納米，每個晶體管可以減低5倍以上的漏電流，每個晶體管性能提高20%以上，驅動電量下降30%以上。如果晶體管的數量上數億個，能節省的功耗就非常可觀了。

採用這些新技術，就是要讓更多的功耗用於CPU實際的運算中。這就好比日光燈和白熾燈，前者電-光轉換效率高達80%以上，不到20%轉換為熱，白熾燈電-光轉換效率為50%，有一半轉化為熱量了，熱量不是我們要的，白白浪費了。所以同樣是60瓦的日光燈，要比60瓦的白熾燈亮多了，手摸上去也是溫溫的，而日熾燈會燙手的。這就是現在節能燈都是日光燈的原因吧。

用戶對CPU性能的提升是沒有止境的，英特爾公司面臨的挑戰還是：在不斷提高性能的同時，控制能耗不變甚至降低能耗，如何解決晶元單位面積熱密度不斷提到的業界難題等等。

TDP功耗與處理功耗的關係

TDP功耗是處理器的基本物理指標。它的含義是當處理器達到負荷最大的時候，釋放出的熱量，單位同樣以W計量。TDP也並非恆定不變，但是單顆處理器的TDP值是固定的。而散熱器必須保證在在處理器TDP最大的時候，處理器的溫度仍然在設計範圍內。但是，無論是在平面媒體或是在網路媒體的評測或是介紹中，TDP都與處理器功耗混為一談。

處理器的功耗，確切的說是消耗的功率是處理器最基本的電氣指標。根據電路的基本原理，功率（P）=電流（A）×電壓（V）。所以，一顆處理器的功耗（功率）是流經處理器核心的電流數值與加在該處理器上的核心電壓的乘積。

那麼處理器功耗與TDP有什麼聯繫呢？在處理器的功耗分為兩部分：實際消耗的功耗和產生的熱功耗。前者是處理器各個功能單元正常工作消耗的電能，後者是電流熱效應以及其他形式產生的熱能，他們均以熱的形式釋放。這類熱量很大，單靠處理器自身是無法完全排除的，因此這部分熱能需要藉助外界的手段吸收，硅晶元才不會因溫度過高而損毀。

兩者的關係可以用這個公式概括：處理器的功耗=實際消耗功耗+TDP。從這個等式我們可以得出這樣的結論：TDP並不就是處理器的功耗，TDP要小於處理器的功耗。雖然都是處理器的基本物理指標，但處理器功耗與TDP對應的硬體完全不同：與處理器功耗直接相關的是主板，主板的處理器供電模塊必須具備足夠的電流輸出能力才能保證處理器穩定工作；TDP需要藉助主動散熱器進行吸收，散熱器若設計無法達到處理器的要求，那麼災難就會發生。

TDP與其他電氣指標的關係

TDP作為處理器的基本參數，它的值取決於主要取決於最大核心電流：Icc Max，而TDP直接導致的結果就是處理器的Tc（case Temperature，直譯為容器溫度，後文會介紹）。處理器的核心電流越大，釋放出的熱量越大，TDP值越高，Tc也越高。具體的指標可以從 Intel的文檔中得到，我們列舉了以下幾款：

630 3.0GHz 0 78A 84W 66.6℃

P4 570 3.8GHz 1 119A 115W 70.8℃

上表列出了最新LGA P4處理器的相關數據。有一點說明，表中的數據是這款處理器的最大值。個別處理器的數值會低於表中的數據。通過這張表我們可以發現：並不是處理器頻率越高，它的各項功耗指標就越高。為了保證主板對處理器的兼容性，Intel對不同處理器的功耗指標進行了嚴格的控制，一款處理器的最大核心電流，最大TDP以及最高Tc值之間也存在著關聯。在同樣的主頻下，TDP值越小，處理器的品質越好。

TDP與P的區別

TDP中文翻譯為“熱設計功耗”，是反應一顆處理器（CPU或GPU）熱量釋放的指標，它的含義是當處理器達到負荷最大的時候，釋放出的熱量，單位為瓦（W）。CPU或GPU的熱功耗（TDP）並不是CPU或GPU的真正功耗（P）。功耗（功率）是CPU或GPU的重要物理參數，根據電路的基本原理，功率（P）=電流（I）×電壓（U）。CPU或GPU的功耗（功率）等於流經處理器核心的電流值與該處理器上的核心電壓值的乘積。而TDP是指CPU或GPU電流熱效應以及其他形式產生的熱能，他們均以熱的形式釋放。顯然CPU或GPU的熱功耗（TDP）遠遠小於實際功耗（P）。換句話說，CPU或GPU的功耗（P）是對主板或顯卡提出的要求，要求主板或顯卡能夠提供相應的電壓和電流；而TDP是對散熱系統提出要求，要求散熱系統能夠把CPU或GPU發出的熱量散發掉，也就是說TDP功耗是要求CPU或GPU的散熱系統必須能夠驅散的最大總熱量。

兩者的公式是不同的。

功耗P=UI

熱功耗TDP=Tj－Ta=Pc（RTj+RTc+RTf）=PcRTz

式中：

Tj為熱源溫度，晶元晶體管結溫

Ta為環境溫度

Pc為熱源功率，晶元晶體管熱功耗

RTj為晶元晶體管到外殼的熱阻

RTc晶元外殼與散熱器的接觸熱阻

RTf散熱器熱阻

RTz總熱阻

對於獨立顯卡來講，它除了有GPU外，還有顯存，供電系統中的晶體管，電阻，電容，電感等消耗能量的器件。從專業角度講，電容在直流電路中，不是絕對絕緣體，存在漏電阻；電感存在電阻，在直流電路中它們都是消耗能量的器件。在交流電路中電容存在介質損耗和頻率損耗，電感存在渦流損耗，它們也都是消耗能量的器件。航嘉等一些網站由於缺乏專業知識，用CPU和GPU的熱設計功耗（TDP）當作計算機的配置功耗（P）來計算，顯然是錯誤的。電源功率的計算不能按照TDP值來計算，因為TDP只是晶元（CPU或GPU）的熱功耗，而實際功耗（P）還包含為晶元提供能源的供電系統和外圍電路。如顯卡的顯存，DC－DC轉換電路，晶體管，電阻，電容，電感等。