顯卡最大功率與TDP的關(guān)系 淺談TDP值與CPU功耗的關(guān)系

本文主要是關(guān)于顯卡最大功率與TDP的相關(guān)介紹，并著重對顯卡最大功率與TDP之間的關(guān)系進(jìn)行了詳盡的闡述。

TDP

TDP的英文全稱是“Thermal Design Power”，中文翻譯為“熱設(shè)計功耗”，是反應(yīng)一顆處理器熱量釋放的指標(biāo)，它的含義是當(dāng)處理器達(dá)到負(fù)荷最大的時候，釋放出的熱量，單位為瓦（W）。

CPU的TDP功耗并不是CPU的真正功耗。功耗（功率）是CPU的重要物理參數(shù)，根據(jù)電路的基本原理，功率（P）＝電流（A）×電壓（V）。所以，CPU的功耗（功率）等于流經(jīng)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電流熱效應(yīng)以及其他形式產(chǎn)生的熱能，他們均以熱的形式釋放。顯然CPU的TDP小于CPU功耗。換句話說，CPU的功耗很大程度上是對主板提出的要求，要求主板能夠提供相應(yīng)的電壓和電流；而TDP是對散熱系統(tǒng)提出要求，要求散熱系統(tǒng)能夠把CPU發(fā)出的熱量散掉，也就是說TDP功耗是要求CPU的散熱系統(tǒng)必須能夠驅(qū)散的最大總熱量。

現(xiàn)在CPU廠商越來越重視CPU的功耗，因此人們希望TDP功耗越小越好，越小說明CPU發(fā)熱量小，散熱也越容易，對于筆記本來說，電池的使用時間也越長。Intel和AMD對TDP功耗的含義并不完全相同。AMD的的CPU集成了內(nèi)存控制器，相當(dāng)于把北橋的部分發(fā)熱量移到CPU上了，因此兩個公司的TDP值不是在同一個基礎(chǔ)上，不能單純從數(shù)字上比較。另外，TDP值也不能完全反映CPU的實際發(fā)熱量，因為現(xiàn)在的CPU都有節(jié)能技術(shù)，實際發(fā)熱量顯然還要受節(jié)能技術(shù)的影響，節(jié)能技術(shù)越有效，實際發(fā)熱量越小。

TDP功耗可以大致反映出CPU的發(fā)熱情況，實際上，制約CPU發(fā)展的一個重要問題就是散熱問題。溫度可以說是CPU的殺手，顯然發(fā)熱量低的CPU設(shè)計有望達(dá)到更高的工作頻率，并且在整套計算機系統(tǒng)的設(shè)計、電池使用時間乃至環(huán)保方面都是大有裨益。目前的臺式機CPU，TDP功耗超過100W基本是不可取的，比較理想的數(shù)值是低于50W。

顯卡最大功率與TDP的關(guān)系

CPU/GPU的功耗

所謂功耗，是指功率的損耗，也就是輸入功率與輸出功率之差，電路中功耗通常是指元器件上耗散的熱能。對于像CPU、GPU這樣的數(shù)字電路，功耗一般分為開關(guān)的動態(tài)功耗和漏電的靜態(tài)功耗，動態(tài)功耗主要指電容充放電時的功耗，靜態(tài)功耗主要指二極管的反偏電流和關(guān)斷晶體管中通過柵氧的電流它們形成的功耗。

P總功耗 ≈ P動態(tài)功耗 + P靜態(tài)功耗

在數(shù)字電路中，P動態(tài)功耗 ≈ CV2F，其中C為系統(tǒng)的負(fù)載電容，V為電壓，F(xiàn)為工作頻率，比如一個1.0V核心電壓3.0GHz工作頻率的CPU，如果加壓超頻到1.2V電壓4.0GHz頻率，那么它的動態(tài)功耗將增長（1.2/1.0）2*（4.0/3.0）= 192%，也就是說，其動態(tài)功耗幾乎翻了一倍。

而P靜態(tài)功耗 = I漏電電流*V = V2/R，從這公式可以看出，雖然隨著CPU/GPU的核心電壓不斷下降，靜態(tài)功耗有呈下降的跡象，但是隨著它們集成的晶體管越來越多，眾多晶體管并聯(lián)后使得等效電阻值不斷減少，集成電路內(nèi)層與層之間的絕緣層變薄也使得層間泄漏電流增加，所以CPU/GPU的靜態(tài)功耗一直趨于上升態(tài)勢。

我們知道，白熾燈是將電能轉(zhuǎn)換熱能和電磁波能（包括紅外線的光能和可見光的光能等），其中對我們有用的可見光光能只占10%左右，其它的都浪費掉。那么當(dāng)CPU/GPU源源不斷地吸收電能時，它們將這些電能又做了些什么？

目前來說，還沒有一個很權(quán)威官方的答案，現(xiàn)在達(dá)成的共識是，CPU/GPU處理信息本身是不需要消耗能量的，CPU/GPU將信息傳遞給其它地方也不需要消耗能量（改變電信號的間隔電壓頻率即可），CPU/GPU的電能幾乎都消耗在線路上了，其它還有少量的輻射能和內(nèi)部儲存的化學(xué)能可以忽略不計，也就是說：

CPU/GPU功耗 ≈ 輸入功率 = I * V

比如說GPU某一時刻的核心電壓是1.0V，電流為80A，那么這一時刻它的功耗也近似等于80W，由于CPU/GPU的工作電壓和電壓都是不斷變化的，其功耗也隨之改變，一般用最大值來對它們的功耗作定量描述。

什么是TDP？

但是在很早之前，英特爾為CPU制定規(guī)格參數(shù)時，并沒有提供功耗規(guī)格，而是用了TDP這一參數(shù)，比如說Core 2 Quad Q9650的TDP為95W，由于單位上的相同，無數(shù)的人將TDP與功耗混為一談。

那么到底什么是TDP呢？英特爾的解釋應(yīng)該更權(quán)威更準(zhǔn)確：

TDP： Thermal Design Power，A power dissipation target based on worst-case applications. Thermal solutions should be designed to dissipate the thermal design power.

把英特爾的原話翻譯過來就是：TDP（Thermal Design Power，熱功耗設(shè)計）指基于CPU在最糟糕應(yīng)用狀況下規(guī)定的功耗指標(biāo)，要求散熱解決方案設(shè)計成可以將這個指標(biāo)的功耗驅(qū)散掉。

這個解釋的核心在于TDP是一個規(guī)定的指標(biāo)，供散熱方案參考，并非指CPU實際的功耗值。從上面英特爾處理器的規(guī)格表中也可以看出，2.33GHz的Q8200和3.0GHz的Q9650它們的TDP都是95W，如果是實際功耗的話，理論上Q9650的最大功耗是Q8200的1.28倍。

那么TDP和功耗到底有什么關(guān)系呢？答案是沒有關(guān)系。很多測試表明，CPU的最大真實功耗是明顯小于TDP值的，但是在加壓超頻后最大功耗超過TDP值就很有可能。

在前幾年，AMD對英特爾的TDP定義很是不爽，因為它的CPU中當(dāng)時還整合有內(nèi)存控制器，相當(dāng)于多出一部分熱量，不過隨著英特爾處理器中整合了GPU和MC，AMD也就不再計較了。

顯卡的功耗

因為GPU并不單獨出售，都是集成在顯卡上的，所以通常都不提供GPU的功耗，而是以整個顯卡的功耗為主，除了GPU的功耗外，顯存的功耗也是相當(dāng)高的，在高端顯卡中幾乎與GPU功耗持平。

但無論是NVIDIA還是AMD，對顯卡功耗的標(biāo)示都很不規(guī)范，一會用Max.Board Power一會用TDP，這也給消費者一種錯覺，認(rèn)為顯卡功耗就等同于TDP。

TDP值與CPU功耗的關(guān)系

“性能提高40%同時功耗下降40%”，這兩年來，Intel憑借酷睿一路風(fēng)光，得到大家認(rèn)可，而對比下AMD的6400+和2900XT是兩款在技術(shù)含量上非常的失敗的產(chǎn)品，低功耗的HD3850卻得到認(rèn)可，這說明人們對CPU科技發(fā)展的認(rèn)同標(biāo)準(zhǔn)非常一致：高性能，低功耗，缺一不可

從上圖可以看出CPU滿載時消耗的功耗包括兩部分：一部分有用功 自身運算消耗;另一部為無用功 以熱能的形式散發(fā)

TDP熱設(shè)計功耗：它的含義是CPU滿載時，釋放出的熱能，單位是瓦（W）

視頻壓縮時可以取得TDP值和CPU最大功耗，玩大型游戲時顯卡取得最大功耗，而U不一定是滿載（也許是80%），所以比視頻壓縮時功耗和發(fā)熱稍低

一款CPU的TDP是定值，反映的是CPU在極限狀態(tài)下的散熱需求，所以TDP數(shù)據(jù)是提供散熱器廠商的，按照這個設(shè)計功耗制作出來的散熱器可以保證CPU絕對安全的散熱效果，對于用戶來說，更低的TDP值可以不必再為CPU散熱擔(dān)心，以便舒適穩(wěn)定的享受電腦，當(dāng)然TDP值也可以在一定程度上反映CPU高負(fù)荷下的效能，畢竟散發(fā)掉的熱能是白白浪費掉的

一般AMD處理器的外包裝在很明顯的位置上標(biāo)注了這款產(chǎn)品的TDP值，而Intel并不這么做，而且Intel同一系列象E6000，E6500，E4000，E2000系列TDP值都統(tǒng)一設(shè)定為65W，CPU的主頻跨度從1.6GHz到3.0GHz，電壓也不盡相同，難道這些CPU的理論最高散熱功耗都是65W嗎？ 不是的，下面是幾款比較典型CPU的精確TDP值

E6550比X6800真實TDP值少了17W，那為什么Intel把酷睿系列的TDP值都統(tǒng)一為65W呢？因為散熱片/風(fēng)扇/機箱廠商只要設(shè)計一套可以滿足TDP 65W的CPU散熱方案，就可以將散熱器應(yīng)用在所有TDP為65W的CPU上。否則，TDP值分的過細(xì)，為20種型號CPU準(zhǔn)備20種散熱器？想起來就頭大。既要統(tǒng)一又要散熱安全，所以TDP值通常取同系列性能最強也是發(fā)熱最大的，例如取X6800的TDP 65W，那么按照這個TDP設(shè)計出來的散熱器

除了CPU的發(fā)熱量，用戶最終關(guān)心的就是CPU的實際功耗，畢竟省下來的就是錢zol中關(guān)村在線Intel Core 2 Duo E6550（盒）

CPU的實際功耗：功率=電壓*電流，當(dāng)電壓和電流達(dá)到峰值時，CPU也達(dá)到了最大功耗，CPU的最大功耗肯定要高于TDP值，因為TDP只是CPU最大功耗中損失的那一部分（以熱能散發(fā)），事實上CPU的最大功耗一般是TDP值的2倍左右，不過這個值很難單獨測出來，而且單獨知道CPU的最大功率對認(rèn)清實際功耗幫助不大，例如AMD的U內(nèi)部集成了內(nèi)存控制器，所以CPU單獨的功耗比Intel高出一些。.而Intel把內(nèi)存控制器集成在主板北橋，那么Intel主板比AMD主板耗電，所以不應(yīng)該只講哪個U耗電低，只有融入平臺并結(jié)合性能才能對CPU的實際功耗表現(xiàn)做出粗略的評價（更強調(diào)能耗比），這個考查是長期的，模糊的，主觀性較強的zol中關(guān)村在線Intel Core 2 Duo E6550（盒）

或許你會提出用SP2004烤機軟件讓CPU滿載24小時，不就考查出整機功耗了嗎？zol中關(guān)村在線Intel Core 2 Duo E6550（盒）

實際上這是很笨的做法，因為一個高能效的CPU，可以在相同的時間完成更多的工作zol中關(guān)村在線Intel Core 2 Duo E6550（盒）

性能好節(jié)能好的CPU，就可以在更短的時間內(nèi)完成任務(wù)，依次進(jìn)入降頻降壓，休眠等節(jié)能狀態(tài)。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分鐘處于空閑，系統(tǒng)功耗就小，甚至進(jìn)入休眠。對于需要10分鐘完成的CPU，后5分鐘還是需要讓CPU處于高負(fù)荷，耗電量自然大得多，由此可見能耗是無法和高性能的CPU相比的

我們并不總是讓電腦高負(fù)荷運行，所以CPU的節(jié)電技術(shù)對空載功耗至關(guān)重要，降頻降壓，所幸的是Intel和AMD都有一套完善的節(jié)電技術(shù)，它們兩個平臺空載功耗相差不大

電源方面，如果一個電源的轉(zhuǎn)換效率為40%，當(dāng)平臺需要120W時，電源就得消耗掉300W，多余那180W是白白浪費掉的，所以電源轉(zhuǎn)換效率對整機功耗影響頗大

結(jié)語

關(guān)于顯卡最大功率與TDP的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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