Buenos días.

El tema de nuestra conversación en el marco de este artículo será el TDP del procesador: qué es y "con qué se come", como dijo el cachorro de oso Umka en la caricatura del mismo nombre :).

Explicación de lo incomprensible

Esta abreviatura, desconocida para muchos, oculta una definición de este tipo en inglés: potencia de diseño térmico y, a veces, se entiende "punto" en lugar de la última palabra.

Esto se traduce como "requisitos de diseño para la disipación de calor".

¿Qué significa este parámetro? Comenzaré desde el principio, para que quede claro incluso para aquellos que no están familiarizados con las computadoras.

Como saben, se realizan casi todos los cálculos en una PC. De un trabajo tan duro, se calienta y, en consecuencia, libera calor. Para que no se queme, se instala un sistema de enfriamiento en la computadora, diseñado específicamente para una determinada familia de procesadores. Entonces, para qué tipo de disipación de calor está diseñado e indica TDP.

¿Qué puede verse afectado por la discrepancia entre los requisitos y los indicadores reales? Es obvio. Si el chip se sobrecalienta constantemente, al principio dejará de realizar solo algunas de las tareas que ha establecido y poco después se quemará. Por eso, los vatios del sistema de refrigeración, es decir, el TDP, deben igualar (o incluso exagerar) el rendimiento del procesador.

¿Cómo se hace el cálculo?

Digamos que las especificaciones del enfriador indican que puede manejar una potencia térmica de 30 vatios. Esto significa que es capaz de eliminar dicho calor en condiciones normales de funcionamiento del procesador (¡normales, no elevadas!); se espera un aumento de la temperatura sólo ocasionalmente. Quiero decir que el fabricante asume inicialmente en qué entorno se utilizará la CPU (temperatura, humedad, etc.) y, de acuerdo con esto, establece los requisitos para el sistema de refrigeración.

Hablando en términos simples, TDP es la cantidad de calor que emite un porcentaje (en condiciones normales de operación), indicado en unidades arbitrarias.

Por cierto, no confunda TDP con el consumo de energía del procesador, es decir, el primer parámetro no muestra la potencia máxima del dispositivo, pero dice cuánto calor puede eliminar el enfriador.

Todavía no vale la pena comparar el rendimiento de un sistema con otro. Porque los fabricantes de procesadores establecen los requisitos de disipación de calor de manera diferente. En primer lugar, la temperatura de funcionamiento en diferentes modelos es diferente. Y si para algunos será crítico 100 ° C, para otros, la mitad.

En segundo lugar, los fabricantes suelen enumerar TDP promedio para familias enteras de chips. Pero los dispositivos anteriores consumían menos energía que los modernos. Por lo tanto, generalmente se prescribe el valor máximo, que es adecuado para todos.

No enumeraré los requisitos para cada línea de procesadores de diferentes marcas, para no ensuciar el artículo con información innecesaria. Si está interesado, busque en Internet las especificaciones específicas de su dispositivo. Aquí hay un ejemplo de tablas para i7: https://ark.intel.com

Y aquí hay una tabla de todos los procesadores AMD:

Considerándolo todo. Si está buscando enfriamiento para un protsik, tome un enfriador con un indicador TDP con un pequeño margen. Por si acaso.

Eso es todo amigos.

Traté de escribir de la manera más clara y concisa posible, espero que no haya preguntas.

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¡Hasta pronto en sus páginas!

Tiempo de lectura: 3 minutos

Muchos probablemente notaron en los procesadores, tarjetas de video un parámetro como TDP. Este parámetro significa potencia de diseño térmico y en ruso se refiere al requisito del sistema de refrigeración. En términos generales, si el TDP del procesador es de 95 vatios, entonces el sistema de refrigeración debe eliminar al menos 95 vatios de energía térmica. En el artículo, analizaremos en detalle qué es tdp del procesador, para qué sirve, cómo averiguarlo.

¿Qué es CPU TDP?

¿Qué es el TDP de un procesador? Como saben, todas las operaciones en la computadora son realizadas por el procesador. De tal carga, no se calienta demasiado, y para que no se queme durante el funcionamiento, debe instalar un sistema de enfriamiento, es decir, en palabras simples, un enfriador (ventilador con radiador) que está montado en el procesador. Los enfriadores para cada familia de procesadores son diferentes, por lo que no puede simplemente tomar uno e instalarlo. No solo es posible que el soporte no encaje, sino que también es posible que no pueda hacer frente al calor generado por el procesador, lo que hará que el procesador se caliente y falle. Y para comprender qué tipo de enfriador necesita, de todos modos parámetro TDP Te ayudará.

Echemos un vistazo más de cerca a este parámetro utilizando el procesador Intel Core i5-7400 como ejemplo.

Cómo saber el tdp del procesador

Averiguar el tdp del procesador, es decir, la disipación de calor durante su funcionamiento, es bastante simple. Este parámetro está escrito en cada tienda. Nos dirigimos a la primera tienda en la búsqueda y vamos a las características. Allí vemos el apartado "Características térmicas", donde se encuentra el parámetro TDP que necesitamos.

De los datos obtenidos podemos concluir que el TDP del procesador Intel Core i5-7400 es de 65W. Ahora debe elegir un enfriador para este procesador. Si el procesador emite 65 vatios de energía térmica, la disipación de energía del enfriador debe ser de al menos 65 vatios.

Al elegir un refrigerador, lo primero a lo que debe prestar atención es al zócalo de la placa base. El zócalo es donde se inserta el procesador. Puede encontrar el zócalo en el mismo lugar que TDP.

Como puedes ver, tenemos el socket 1151. Ahora falta encontrar un enfriador para el socket 1151, con una disipación de potencia de al menos 65 vatios.

Encontramos el enfriador Cooler Master XDream i117, el cual cuenta con las siguientes características:

El zócalo y la disipación de energía son adecuados, por lo que puede llevar un enfriador de este tipo para este procesador.

Este parámetro también sirve para la correcta selección de la fuente de alimentación. Después de todo, la fuente de alimentación se selecciona en función de los componentes que se instalarán. Cuanto mayor sea el valor TDP del procesador y la tarjeta de video, más poderosa debe ser la fuente de alimentación.

¿Sabía que si el procesador comienza a calentarse, significa que es hora de limpiar la unidad del sistema del polvo y reemplazar la pasta térmica? Si se pregunta cómo aplicar pasta térmica al procesador, recientemente discutimos esto.

Muy a menudo, las publicaciones técnicas mencionan características de los procesadores como TDP, temperatura del cristal, disipación máxima de energía, etc. Sin embargo, el público en general no está suficientemente informado sobre lo que significa cada término y cómo interpretarlo, las revisiones a veces parecen interpretaciones no del todo correctas de esos u otros resultados y, en consecuencia, conclusiones erróneas. El artículo analiza los problemas de disipación de calor utilizando el ejemplo de los procesadores Intel, así como algunas características de las CPU de próxima generación.

Como saben, toda entidad tiene dos extremos. Con respecto a los microprocesadores, estos son el rendimiento y el consumo de energía, y el primer parámetro es más conocido para nosotros, ya que se le presta más atención en la prensa, y el usuario promedio de PC es mucho menos consciente del segundo. Este conocimiento se divide en dos partes: empírica y teórica, mientras que la última suele reducirse a la familiaridad con la misteriosa abreviatura TDP (punto de diseño térmico o potencia de diseño térmico) y la unidad de medida correspondiente: vatio. El término TDP no tiene un equivalente ruso bien establecido, se puede traducir como "potencia de diseño térmico" del procesador. El concepto de TDP se usa con mayor frecuencia para caracterizar el rendimiento térmico (térmico) de un microprocesador (su "calor": cuanto más bajo, mejor), y en igualdad de condiciones, se prefiere un procesador con un TDP bajo. Además, este indicador tiene otro propósito: intimidar al consumidor. Al igual, este procesador disipa "muchos vatios", por lo que su uso en condiciones de hogar u oficina es imposible.

Como se verá más adelante, todo está determinado no por la magnitud de este poder, sino por la eficiencia con la que podamos disiparlo. El usuario de la PC recibe una evaluación empírica "de oído": la computadora hace ruido (lo que generalmente se asocia con el sistema de enfriamiento del procesador), o visualmente, a través del BIOS o mediante el software proporcionado por el fabricante de la placa base. Desafortunadamente, los revisores generalmente no prestan la debida atención a estas características, a saber: no solo la mención de los valores de temperatura en ciertos lugares del tablero, sino su correcta interpretación. Por ejemplo, si un usuario de PC observa una temperatura del procesador de 100 ° C en las lecturas de la utilidad, no debe desesperarse; de ​​hecho, es mucho más baja. A una temperatura tan alta, el procesador simplemente no podría funcionar, porque en caso de sobrecalentamiento, que es este valor, la CPU simplemente se detendrá. Y esto significa que tal temperatura no puede alcanzarse ni siquiera teóricamente.

En realidad, el objetivo principal del material propuesto es explicar qué se esconde bajo las características mencionadas y cómo deben entenderse y utilizarse correctamente. Todas las consideraciones adicionales se refieren exclusivamente a los microprocesadores Intel.

En primer lugar, recordemos algunos principios de suministro de energía de microprocesadores y los conceptos básicos de termodinámica para dar una idea de la gama de tareas resueltas por el fabricante.

El microprocesador Intel está alimentado por una fuente VRD (Voltage Regulator Down), comúnmente conocida como convertidor de voltaje. Convierte el voltaje de 12 V en el voltaje requerido para el procesador, aproximadamente 1,5 V o menos (Vcc: voltaje del núcleo de la CPU, voltaje del núcleo del procesador). En este caso, la tensión de alimentación en el bus de 12 V con una corriente de 16 A (192 W), tal y como indica la fuente de alimentación, se convierte en una tensión de alimentación de 1,5 V, pero con una corriente de 100 A (estas cifras se dan únicamente para simplificar los cálculos matemáticos). En tal situación, por supuesto, hay una pérdida de parte de la potencia (en nuestro caso, por ejemplo, 42 W), ya que el convertidor tiene una eficiencia inferior al 100%. La corriente final de 100 A se suministra al procesador a través de varios cientos de pines; en la documentación técnica, puede sorprenderse al descubrir que la mayoría de los pines del zócalo LGA775 se utilizan para alimentar el procesador y la conexión a tierra.

El valor de esta parte del poder es bastante alto. Una CPU de 3 GHz disipa menos que una CPU de 3,4 GHz, ¡pero ambas tienen un TDP de 95 W! Hablaremos un poco más bajo del parámetro TDP en sí, lo principal por ahora es entender que la potencia máxima disipada por el procesador no es lo mismo que el parámetro TDP.

La energía que sale del procesador se convierte en calor, que debe moverse a otra parte para igualar el balance de calor. Si no se brindara la posibilidad de eliminar este calor del procesador, la temperatura de la CPU aumentaría rápidamente y fallaría. Por lo tanto, el calor generado por el procesador (su cristal) debe quitarse del microcircuito y gastarse en algo absolutamente inútil: calentar el aire de la habitación. Para ello se inventó la Fan Heatsink Solution, o sistema de refrigeración activo. El diseño moderno se muestra en la figura (el ventilador no se muestra allí). El calor generado por el cristal del procesador (verde oscuro en la figura) se elimina en el siguiente orden: primero pasa a través del material conductor del calor del microcircuito, luego ingresa a la cubierta metálica del distribuidor (el propósito principal de que no es una protección mecánica del cristal, como muchos creen, sino una distribución uniforme del calor disipado por el cristal del microprocesador). Después de eso, pasa al llamado material conductor de calor, que se aplica a la suela del radiador y tiene diferentes fases cristalinas dependiendo de la temperatura (por lo tanto, nunca intente quitar el disipador de calor del procesador sin antes encenderlo). la PC durante 10 a 15 minutos, de lo contrario, simplemente puede sacar el procesador del zócalo, especialmente cuando usa el zócalo 478). Además, el calor ingresa al radiador y, con la ayuda de un ventilador, sale de la estructura.

Recordemos una vez más que la tarea principal de este diseño es eliminar el calor del microprocesador y disiparlo en el espacio circundante. Ciertas dificultades nos esperan en este camino, y la principal está relacionada con asegurar la eficiencia térmica del dispositivo. Es un "pastel de capas", cada capa puede ayudar y dañar. Cualquier material tiene su propia característica de resistencia térmica o, en la terminología de Intel, eficiencia térmica (parámetro Ψ en la documentación del procesador). Esto significa que se calentará y, como resultado, el calor puede volver a la matriz del procesador. La resistencia térmica se mide en °C/W (menos es mejor) y muestra que cuando una potencia térmica de 1 W pasa a través de un material, la temperatura del material aumentará en esta cantidad. Por ejemplo, cuando un vatio de potencia térmica atraviesa el material del radiador con el parámetro Ψ = 0,3 °C/W, su temperatura aumentará en 0,3 °C, a 100 W de potencia térmica el calentamiento ya será de 30 °C. Sumando a este valor una temperatura ambiente de 40 °C, ¡sin mucho esfuerzo llegamos a 70 °C! Y esto significa que tarde o temprano el procesador también se calentará, que es exactamente lo que queremos evitar, o al menos minimizar.

El autor trató de evaluar la calidad de las pastas térmicas comunes en el mercado nacional; no resiste las críticas. En todos los casos, su uso dio como resultado que la velocidad del ventilador del disipador térmico del procesador fuera de 200 a 300 RPM más rápida que el material de interfaz térmica de Intel. La razón de esto es el alto valor de la resistencia térmica. Por supuesto, Intel no lanza dicho material para sus productos "en caja" por su cuenta, pero al elegir un proveedor, se lleva a cabo un análisis exhaustivo en términos de precio/rendimiento. Los materiales con el mejor rendimiento son caros y el mismo patrón se aplica a los radiadores. Puede hacerlo todo de cobre y con una gran superficie de dispersión, pero resultará pesado, voluminoso y costoso. Puede usar un ventilador adicional, cuyo flujo de aire "eliminará" el calor de la superficie del radiador, económico pero ruidoso. Hay otras formas exóticas, por ejemplo, refrigeración por agua, instalaciones criogénicas. Son más eficientes, pero es poco probable que entren en producción en masa debido al alto precio y la baja confiabilidad.

Por lo tanto, Intel utiliza una serie de soluciones técnicas que, en última instancia, brindan el mejor equilibrio. Encontrar la mejor solución de refrigeración es siempre un compromiso entre coste, eficiencia y fiabilidad. El índice de disipación de calor térmico total es la suma de las resistencias térmicas de cada uno de los elementos de nuestro “pastel” que se encuentran a lo largo del camino de la energía térmica. Y cada elemento puede afectar significativamente la característica integral final de la eficiencia térmica de la eliminación de calor.

Más información sobre TDP

TDP es un valor que se utiliza para calcular la eficiencia térmica de un sistema de refrigeración. La creencia generalizada de que TDP determina la disipación máxima de energía de un procesador Intel es fundamentalmente incorrecta.

¿Cómo se usa TDP? Los datos de entrada para calcular la eficiencia térmica del sistema de enfriamiento (y eventualmente desarrollar su diseño) son el valor TDP y la temperatura máxima de operación del cristal T case max. Se mide en el caso del punto T (ver figura), el centro geométrico en la superficie de la cubierta del distribuidor de calor (nota: el caso T no es la temperatura del cristal, como se cree erróneamente). Como ejemplo, considere el valor TDP de 95 W, que actualmente se usa para calcular los sistemas de enfriamiento para aproximadamente el 90 % de los procesadores de escritorio Intel. Tcasemax para ellos es de aproximadamente 70 °C (el valor exacto se puede encontrar en la base de datos SSpec en support.intel.com usando el código SL presente en la etiqueta del chip y en la caja del procesador). La fórmula para calcular la eficiencia térmica (resistencia térmica) se verá así:

T caso máx = T ambiente + TDP × Ψ,

donde T ambiente es la temperatura del "ambiente",

Ψ = (T case max - T ambiente) / TDP = (70 - 38) / 95 = 0,34 C / W.

Como resultado, debemos diseñar un sistema de enfriamiento con tal eficiencia térmica. Y aquí comienza la lucha entre el "bien" (eficiencia térmica) y el "mal" (económico).

Imagine que hemos desarrollado un sistema de este tipo, ahora necesita ser probado. Para hacer esto, deberá dañar la superficie de la cubierta del distribuidor de calor. Se hace una ranura en ella, en la que se coloca un termopar. Otro se coloca en la superficie del motor del ventilador (en la Fig. T ambiente). Con el primer termopar medimos la temperatura del cristal y con el segundo, el medio ambiente. Empezamos a cargar poco a poco el procesador y vemos como funciona nuestro sistema de refrigeración. Al alcanzar el umbral de 95 W, la temperatura en el punto de medición no debe superar los 70 °C. La potencia indicada la pueden disipar solo unos pocos modelos del 90% que caben “bajo el paraguas” de 95 W, el resto nunca llegará a este valor. Por ejemplo, en la línea de procesadores Intel Pentium 6×1, todos los modelos disipan hasta 86 W, es decir, hipotéticamente, se puede suponer que esta barrera se superará solo a partir de una frecuencia central de 3,8-4 GHz.

Entonces, si durante nuestras mediciones la temperatura en este punto excede T case max = 70 °C, algo anda mal aquí. Por ejemplo, aplicamos grasa térmica barata en la suela del radiador. Surge la pregunta, cuánto puede disipar un procesador Intel a un TDP de 95 vatios. En principio, el modelo de gama alta de la familia es capaz de disipar un poco más, pero esto solo se puede lograr ejecutando una utilidad especial de Intel (no está disponible para el público en general), cuya tarea es hacer que todos los transistores en el trabajo del procesador. Con la ayuda de software comercial, este resultado es casi imposible de lograr.

Ahora pasemos a la pregunta de si es posible usar las lecturas del sensor del BIOS o un software especializado para evaluar la eficiencia del sistema de enfriamiento. Para hacer esto, debe comprender qué temperatura ve el usuario en la configuración del BIOS o en el software de la placa base. El hecho es que hay dos sensores térmicos en el propio cristal. Una cosa, el sensor de control TCC, lo olvidaremos temporalmente. El segundo (en el diodo Fig. T) es un diodo térmico, en el que el ánodo y el cátodo se llevan a dos almohadillas de contacto del procesador en el paquete LGA4 (para el zócalo LGA775). Hay varios modelos para usar este sensor. Por ejemplo, la placa tiene un llamado comparador de corriente y un circuito ADC que convierte la diferencia entre las corrientes de una referencia y un sensor específico en un número e informa al usuario de este valor a través del BIOS o software especializado del fabricante de la placa. , después de convertir este valor en temperatura según una plantilla existente, que puede ser incorrecta. Es decir, al leer el número 12, que debería corresponder a una temperatura de 40 °C, lo traducimos a 47 °C o, peor aún, leemos del sensor el número 16 en lugar del 12, que corresponde a 70 °C. .

Así, vemos la llamada temperatura del cristal... que ya se ha medido una vez, pero en otro lugar y de otra forma. Aquí es donde se esconden la mayor cantidad de problemas, aquí tienes algunos de ellos. En primer lugar, el sensor muestra la temperatura en un lugar determinado del cristal, y si en ese momento es de 100 °C, no significa que todo el cristal tenga la misma temperatura. Su valor, que se muestra en la pantalla del monitor, determina en gran medida el software de aplicación utilizado. A saber: con una carga de CPU del 90 % mientras se juega DOOM, será de 70 °C, y con la misma carga del 90 % en Photoshop: 55 °C. Aquellos. la temperatura en este punto depende de qué bloques de CPU cercanos se estén utilizando más.

En segundo lugar, es posible que el circuito de conversión de la placa no esté calibrado (la mayoría de las veces, la corrección de la calibración se realiza a través del BIOS) o simplemente falle, y el software especializado de la placa base puede estar programado erróneamente para una plantilla de valor incorrecta. Por estas razones, Intel desaconseja enfáticamente el uso de los valores de este sensor (en el BIOS o en el software de la placa) para realizar trabajos de validación térmica en PC ensambladas. Un ejemplo es , que examinó el rendimiento y las características térmicas del procesador Intel Pentium Extreme Edition 955 en la placa base Intel D975XBX. Después de tomar muchas medidas de temperatura con este sensor (no recomendado) y obtener valores más altos, el revisor concluyó que la disipación de energía máxima de esta CPU es de 200 W, y no de 130, como afirma Intel.

Los empleados de uno de los populares recursos web en inglés se enfrentaron a una situación similar. Cuando vieron que el sensor mostraba temperaturas anormales de 100 °C o más, se comunicaron con Intel y, después de intentar sin éxito solucionar el problema mediante una actualización del BIOS (la mayoría de las veces esto elimina las lecturas anormales), tuvieron que reemplazar la placa. Además, la experiencia de hacer overclocking de este procesador (con un multiplicador desbloqueado) sugiere que con un sistema de enfriamiento estándar, el Pentium Extreme Edition 955 puede ser overclockeado a 4.2 GHz sin modulación de frecuencia central (más sobre esto más adelante). Y vale la pena recordar una vez más que 130 W es una característica de diseño del sistema de refrigeración, no del procesador. En otras palabras, esta fue una confirmación de la recomendación del fabricante de no utilizar estos valores para evaluar la eficiencia de los sistemas de refrigeración.

Surge la pregunta: ¿por qué un sensor de este tipo, dónde se puede usar? Su objetivo principal en la actualidad es controlar la velocidad del ventilador del sistema de refrigeración del LGA775. El mismo circuito lee este sensor y, utilizando el cuarto cable del ventilador de refrigeración (conectado a la placa base), utiliza la modulación PWM para controlar la velocidad del ventilador. Este esquema difiere significativamente del utilizado en el sistema de enfriamiento del Socket 478, donde el ventilador estaba controlado por un sensor de temperatura ubicado sobre el motor, debajo de la cubierta del ventilador marcada con Intel. Con tal esquema, era necesario tener en cuenta la inercia del sistema de enfriamiento y, por lo tanto, el ventilador funcionaba a una velocidad mucho más alta de lo necesario, lo que significa que el ruido era mayor. La temperatura del procesador podría aumentar bruscamente (punto T diodo), pero solo lo sentiríamos después de mucho tiempo: el sensor de temperatura, que está diseñado para responder de inmediato a todos los cambios, se encuentra en el punto T ambiente . Entonces tuve que girar el ventilador a una velocidad de 2000 y no de 1500 rpm.

En el LGA775, el sistema de control de temperatura del diodo T responde instantáneamente a los aumentos de temperatura y aumenta la velocidad. Como en el caso anterior, el fabricante de la placa puede cometer un error al programar el sistema de control y overclockear el ventilador cuando no es necesario. Este problema con sensores no calibrados o programación errónea se solucionará en la próxima generación de conjuntos de chips Broadwater (i965), donde la lectura de temperatura y el circuito de control de velocidad del ventilador son parte de la lógica del sistema. Además, los sensores del procesador Conroe se volverán digitales (el esquema de sensor digital ya funciona en Intel Core Duo y se llama DTS).

Como resultado intermedio, observamos lo siguiente. El TDP de un procesador se utiliza como punto de partida al calcular la eficiencia térmica del sistema de refrigeración de esa CPU. El uso de un sensor de temperatura (diodo T) para el circuito de control de velocidad del ventilador es uno de los mecanismos más avanzados para reducir el ruido de la PC en la actualidad, al menos en términos del sistema de enfriamiento del procesador. Sin embargo, las lecturas de este sensor no deben utilizarse como una estimación precisa de la eficiencia térmica del sistema de refrigeración del procesador y el rendimiento térmico del sistema.

El comportamiento de la CPU cuando se sobrecalienta

Consideraremos por separado cómo se comporta el procesador Intel cuando el sistema de enfriamiento no puede hacer frente a la eliminación de calor. Esto está controlado por el segundo sensor en la CPU, que es completamente autónomo y no hay acceso a él (en la figura es T prochot). Todos los valores umbral para ello se "cosen" en la fábrica en la etapa de fabricación. Hay dos de ellos: T prochot y T thermtrip. Cuando el sensor alcanza el primer valor, comienza la modulación de la frecuencia del núcleo del procesador. Hay dos esquemas: TM2 y TM1. La mayoría de las veces, el fabricante de la placa decide cuál usar, pero Intel recomienda usar TM2 siempre que sea posible. En este caso, el multiplicador del procesador cambia a 12 (2,4 GHz para las muestras nuevas) o 14 (2,8 GHz para las antiguas), y luego se reduce la tensión de alimentación del núcleo. Cuando la temperatura se normaliza, la CPU vuelve al punto operativo nominal en el orden inverso. Cuando se cambia la tensión de alimentación, el procesador está disponible y funcionando, mientras que cuando se cambia el multiplicador, deja de estar disponible durante 5 o 10 µs (según el modelo).

De acuerdo con el esquema TM1, la frecuencia del núcleo está modulada: de 3 ms, el núcleo está inactivo durante 1,5 ms y funciona durante 1,5 ms. Ella también tiene una opción de software para controlar el ciclo de trabajo. Este esquema es utilizado por servicios públicos que reducen el ruido del sistema de enfriamiento. Está claro que esto hay que pagarlo con rendimiento, no hay milagros. El propósito de ambos esquemas es simple: si el procesador se sobrecalienta, debe ralentizarse para permitir que se enfríe, lo cual es mejor que detener el trabajo de inmediato; al menos puede guardar los archivos. Tan pronto como el procesador se haya enfriado y el sensor lo haya "sentido", el circuito TCC (circuito de control térmico) se apaga. Por supuesto, se agrega una pequeña histéresis para evitar el cambio de modo constante.

Para TM2 y TM1, su inclusión se manifiesta en forma de ralentización del sistema. Si esto no corrige la situación, el sensor enciende inmediatamente el circuito THERMTRIP, todos los bloques internos del procesador se detienen y se genera una señal que indica al convertidor de voltaje (VRD) que deje de suministrar energía a la CPU. El valor aproximado de la temperatura a la que se produce esta situación es de 90 °C. Más recientemente, se ha vuelto posible encender los circuitos TM1 / TM2 cuando el VRD se sobrecalienta: el procesador se ralentiza y comienza a consumir menos, y el VRD puede "tomar un descanso". En el Pentium D, en lugar de la línea de señal PROCHOT#, FORCEPR# se utiliza para activar la desaceleración del procesador cuando el convertidor de voltaje se sobrecalienta.

La presencia de un sensor separado para el circuito de control de sobrecalentamiento crea un nuevo grupo de problemas. Podemos ver la temperatura del diodo T = 100 °C en el procesador, y en el sensor T prochot llegará solo a 70 °C, es decir, según las lecturas del primer sensor, el procesador debería haberse detenido hace mucho tiempo, pero sigue funcionando. Y nuevamente, todo está determinado por el perfil del software, que puede afectar las lecturas de estos sensores de diferentes maneras. Lo más molesto de este esquema de protección es que está deshabilitado de manera predeterminada y es trabajo del BIOS de la placa base habilitarlo. (El olvido del diseñador del BIOS o su error puede costarle muy caro al dueño de la PC). Los últimos procesadores Conroe utilizan los mismos sensores tanto para el circuito de control de velocidad del ventilador como para la gestión térmica de la CPU. Esto debería eliminar el problema de las lecturas inconsistentes de los sensores. Este esquema está implementado en Intel Core Duo (Yonah) - DTS ya mencionado. El resumen es simple: los desarrolladores del procesador están haciendo todo lo posible para que, aunque se sobrecaliente, siga siendo posible seguir funcionando. Incluso en el caso de un sobrecalentamiento catastrófico, no tiene que preocuparse: la propia CPU y una placa base diseñada correctamente con el BIOS correcto no se quemarán.

Más lejos es mejor

En conclusión, tocaremos una de las preguntas más importantes: ¿qué está haciendo Intel para reducir el factor de disipación de energía? Hay dos formas principales. La primera es deshabilitar aquellos bloques de procesador que no están actualmente en uso a nivel de microarquitectura. Este esquema se usa más activamente en microprocesadores móviles. La segunda forma es hacer cambios a nivel de materiales semiconductores. Uno de los principales objetivos en la implementación de la tecnología de proceso de 65 nm era reducir las corrientes de fuga, y esto se logró: sus valores se redujeron cientos de veces. Como resultado, por ejemplo, obtuvimos microprocesadores de doble núcleo de los modelos 900 del paso a paso C-1, que "encajan" en un paquete térmico de 95 W a frecuencias de hasta 3,4 GHz inclusive.

Naturalmente, la historia estaría incompleta sin un intento de mirar hacia el futuro cercano. En el tercer trimestre de este año se espera un procesador de escritorio con nombre en código Conroe, que en el lanzamiento será la quintaesencia de las innovaciones de rendimiento de eficiencia energética de Intel. Se espera una mejora del rendimiento del 40 % (sobre Intel Pentium D 950) en la prueba SPECint_rate e incluso una calificación de juego más alta, mientras disipa solo 65 W de potencia térmica, utilizando un control de velocidad del ventilador y un circuito de control térmico más avanzados.

El material presentado en varios lugares se simplificó deliberadamente, pero esperamos que no haya perdido su relevancia. Puede encontrar información detallada sobre las características térmicas de los procesadores Intel en support.intel.com en los siguientes documentos: Guía de diseño térmico y mecánico (TMDG), Pautas de diseño térmico, Hoja de datos del procesador, Guía de diseño de VRD.

La parte principal y principal de la computadora es el procesador o CPU. Es él quien afecta el rendimiento y la calidad de su computadora. Al elegir un procesador, debe guiarse por las tareas que resolverá en su computadora: desde las simples (mecanografía, contabilidad) hasta las complejas (AutoCAD, modelado 3D, servidor informático).

Hay dos empresas en el mercado que ofrecen procesadores para servidores y consumidores: Intel y AMD.

Por el momento, Intel ofrece procesadores en tres zócalos principales:

• LGA1155: procesadores Celeron, Pentium e Intel Core de las familias Sandy Bridge e Ivy Bridge.
• LGA2011: procesadores Intel Core y Xeon de las familias Sandy Bridge e Ivy Bridge-E.
• LGA1150 - Procesadores Intel Haswell

AMD actualmente ofrece procesadores en tres zócalos:

• Socket FM1 - ​​Familia de procesadores AMD Fusion
• Socket FM2: familias de procesadores AMD Trinity y AMD Richland
• Socket FM2+ - procesadores de la familia Kaveri
• Socket AM3+ - Procesadores de la familia AMD Vishera

Características principales de la CPU

Velocidad de reloj del procesador

Las oscilaciones del reloj dentro del procesador son creadas por un cristal de cuarzo especial, que está energizado: un resonador de reloj. Bajo la acción del voltaje en el cristal, se forman oscilaciones eléctricas. Se alimentan a un generador de reloj, que convierte sus pulsos y los transfiere a los buses de datos y direcciones. Por lo tanto, se sincroniza el trabajo de todos los componentes del procesador central, los buses y la RAM.

Tick ​​es la unidad de medida más pequeña de cuánto tiempo está funcionando un procesador. Al intercambiar datos con otros componentes, el procesador puede pasar más de un ciclo (la mayoría de ellos serán ciclos de espera debido a que los buses de datos y los microchips RAM son más lentos en comparación con el procesador).

Una frecuencia de reloj más alta será una ventaja significativa solo con otros parámetros iguales de los procesadores. En algunos casos, los procesadores de menor frecuencia superan a sus oponentes "más rápidos" tanto en velocidad como en la realización de ciertas tareas.

Número de núcleos e hilos

El núcleo de cómputo del procesador es un cristal separado capaz de ejecutar un flujo de instrucciones separado. Hoy en día, los procesadores de PC tienen al menos dos núcleos físicos. Esencialmente, cada núcleo proporciona un hilo de cálculo paralelo adicional y aumenta el rendimiento general del procesador. Pero eso es en teoría. En la práctica, menos de la mitad del software admite la computación de subprocesos múltiples (más de dos subprocesos de computación están involucrados durante la operación).

Por lo tanto, es necesario seleccionar un procesador multinúcleo para tareas específicas:

• 2 núcleos: navegación por Internet, oficina y otras aplicaciones que no consumen muchos recursos, juegos de computadora antiguos o modernos que no consumen muchos recursos.
• 4 núcleos: casi todos los juegos de computadora, editores de música y video, algunos editores gráficos
• Más de 4 núcleos (6 y 8): software de servidor, paquetes de gráficos 2D y 3D, etc.

Es necesario distinguir entre dos conceptos: un núcleo físico y un hilo computacional (núcleo lógico). Con la llegada de la tecnología Hyper-threading de Intel, la cantidad de subprocesos computacionales (para el sistema operativo, núcleos lógicos) aumentó 2 veces en relación con los núcleos físicos. Cada uno de los procesadores lógicos tiene su propio conjunto de registros y un controlador de interrupciones, y el resto de los elementos del procesador son comunes. Cuando ocurre una pausa durante la operación de uno de los procesadores lógicos (pérdida de caché, error de predicción de bifurcación, esperando el resultado de la instrucción anterior), el control se transfiere a un subproceso en otro procesador lógico. Así, mientras un proceso está esperando, los recursos de procesamiento del procesador físico se utilizan para procesar otro proceso. El aumento de rendimiento con HT, aunque no se duplica, es bastante notable (en Pentium 4 - hasta un 30%, en Intel Core - de 20% a 50% según el modelo).

Quizás en el futuro, los juegos de computadora cambien para admitir sistemas de 8 núcleos. Como mínimo, los fabricantes de consolas de juegos de próxima generación ya han anunciado el uso de soluciones de ocho núcleos de AMD.

Proceso tecnológico

En la producción de circuitos integrados de semiconductores (en nuestro caso, "piedras" de CPU), se utilizan equipos de fotolitografía y litografía. La resolución de este equipo determina el nombre del proceso tecnológico específico utilizado.

Mejorar la tecnología y reducir el tamaño de las estructuras de semiconductores contribuye a mejorar las características (tamaño, consumo de energía, costo) de los productos. Esto es de particular importancia para los núcleos de los procesadores (reduce el consumo de energía y aumenta el rendimiento).

Los procesadores modernos se fabrican de acuerdo con procesos técnicos:

• 45nm - Intel Core i3, i5, i7; AMD Phenom II X2, X3, X4, X6; AMD Athlon II X2, X3, X4)
• 35nm - Intel Sandy Bridge; Excavadora AMD; Martillo AMD; APU AMD Llano y Trinity
• 28 nm - procesadores móviles Qualcomm Snapdragon, Samsung Exynos 5 Octa, NVIDIA Tegra 4
• 22 nm - Puente Intel Ivy, Intel Haswell

Cache

El caché es una memoria adicional de alta velocidad para almacenar copias de bloques de información de la RAM, cuya probabilidad de acceso es alta en un futuro próximo. Hay cachés de los niveles 1, 2 y 3 (L1, L2 y L3, respectivamente).

La memoria caché de primer nivel tiene el tiempo de acceso más rápido, pero el tamaño más pequeño, además, las memorias caché de primer nivel a menudo se realizan con múltiples puertos.

Una caché de nivel 2 suele ser mucho más lenta que una caché de nivel 2, pero se puede hacer mucho más grande. La caché L2 funciona, generalmente a la frecuencia del procesador, lo que reduce la demora en el procesamiento de datos.

El caché de nivel 3 es el caché más grande en términos de volumen y es bastante lento, pero sigue siendo mucho más rápido que la RAM.

Potencia disipada (TDP)

TDP (potencia de diseño térmico) es un valor que muestra la cantidad de potencia térmica que el sistema de enfriamiento del procesador debe estar diseñado para eliminar. TDP no muestra la máxima disipación de calor teórica del procesador, sino los requisitos de rendimiento del sistema de refrigeración.

TDP está diseñado para condiciones "normales", que a veces pueden violarse. Por ejemplo, en caso de falla del ventilador o enfriamiento inadecuado de la carcasa. En este caso, el procesador da una señal para apagar la computadora o entra en modo de aceleración (throttling) cuando el procesador se salta parte de los ciclos.

En este momento, los procesadores domésticos más populares de AMD son AMD Vishera (TDP - 125 W), Intel - Intel Core i7-3970X Extreme Edition (TDP - 150 W), así como varios modelos basados ​​en LGA 2011 (Intel Xeon con un TDP de 135W).

Factor

La frecuencia del procesador se obtiene multiplicando su frecuencia de referencia (generalmente, FSB - frecuencia del bus de datos) por el "multiplicador del procesador". En las características técnicas del procesador, este coeficiente se denomina multiplicador.

El overclocking del procesador (aumentando su frecuencia de reloj) se puede hacer de dos maneras:

• Aumentar la frecuencia de referencia (FSB)
• Aumenta el valor del multiplicador

En la mayoría de los modelos, el multiplicador está bloqueado (casi todos los modelos de Intel y los modelos económicos de AMD), y el overclocking solo es posible aumentando la frecuencia del bus de datos. Los modelos con un multiplicador desbloqueado tienen la letra "K" en su nombre y están diseñados para overclocking. El overclocking de otros modelos de procesadores se realiza bajo su propio riesgo, si el resultado no es exitoso, puede quemar tanto el procesador como el zócalo del procesador en la placa base y, al mismo tiempo, perder el servicio de garantía.

Los precios de los modelos se promedian para Versiones CAJA a partir de enero de 2014.

Hasta 2000 rublos:

• La mejor opción– Intel Celeron G1820 (LGA1150)
• Alternativa– Intel Celeron G1610 (LGA1155)
• Alternativa– AMD A4-5300 (Socket FM2)

De 2000 a 2500 rublos:

• La mejor opción– Intel Pentium G3220 (LGA1150)
• Alternativa–Intel Pentium G2030 (LGA1155)
• Alternativa– AMD Athlon X2 370K (Socket FM2)

De 2500 a 3000 rublos:

• La mejor opción– Pentium G3420 (LGA1150)
• Alternativa– Athlon X4 750K (Socket FM2)
• Alternativa– Pentium G2130 (LGA1155)

De 3000 a 3500 rublos:

• La mejor opción– AMD FX-4130 (Socket AM3+)
• Alternativa– AMD A8-5600K (Socket FM2)
• Alternativa– AMD FX-4300 (Socket AM3+)

De 3500 a 4000 rublos:

• La mejor opción– Intel Core i3-3220 (LGA1155)
• Alternativa– AMD FX-4170 (Socket AM3+)
• Alternativa– AMD A10-5800K (Socket FM2)

De 4000 a 4500 rublos:

• La mejor opción– Intel Core i3-3240 (LGA1155)
• Alternativa– AMD FX-6300 (Socket AM3+)
• Alternativa– Intel Core i3-4130 (LGA1150)

De 4500 a 6000 rublos:

• La mejor opción - AMD FX-8320 (Socket AM3+)
• Alternativa - AMD FX-8120 (Socket AM3+)
• Alternativa - AMD A10-6800K (Socket FM2)

De 6000 a 7500 rublos:

• La mejor opción– Intel Core i5-4440 (LGA1150)
• Alternativa - Intel Core i5-3450 (LGA1155)

De 7500 a 10000 rublos:

• La mejor opción– Intel Core i5-4670K (LGA1150)
• Alternativa - Intel Core i5-3570K (LGA1155)

Más de 10.000 rublos:

• Mejor opción ~10000– Intel Core i7-3770 (LGA1155)
• Mejor opción ~11000– Intel Core i7-4771 (LGA1150)
• Mejor opción ~12000– Intel Core i7-4770K (LGA1150)
• Alternativa ~12000 – Intel Core i7-4820K (LGA2011)
• Mejor opción ~20000– Intel Core i7-4930K (LGA2011)
• La mejor opción de más de 30.000 rublos.- Intel Core i7-4960X Edición Extrema (LGA2011)

Computadora de la oficina:

• estación de trabajo sencilla-Intel Pentium G3220
• estación de trabajo productiva-Athlon X4 750K

Computadora de casa:

• "Para estudiar"-Intel Core i3-3220
• Multimedia (procesamiento de video y gráficos 2D y otros cálculos de subprocesos múltiples)-AMD FX-8320
• computadora de juego-Intel Core i5-4670K
• Potente computadora para juegos-Intel Core i7-4770K
• Modelado CAD y 3D-Intel Core i7-4820K
• Poder por el poder- Intel Core i7-4960X Edición Extrema

Dispositivo. Por ejemplo, si un enfriador de CPU tiene una potencia nominal de 30 W TDP, debería poder disipar 30 W de calor en algunas "condiciones normales".

TDP no muestra máximo teórico disipación de calor del procesador, pero solo los requisitos de rendimiento del sistema de refrigeración.

TDP está diseñado para ciertas condiciones "normales", que a veces pueden violarse. Por ejemplo, en caso de falla del ventilador o enfriamiento inadecuado de la carcasa. Al mismo tiempo, los procesadores modernos dan una señal para apagar la computadora o entran en el llamado modo de aceleración (ing. estrangulación) cuando el procesador se salta parte de los ciclos.

Los diferentes fabricantes de chips calculan el TDP de manera diferente, por lo que el valor no se puede usar directamente para comparar el consumo de energía de los procesadores. Lo que pasa es que los diferentes procesadores tienen un límite de temperatura. Si para algunos procesadores la temperatura de 100 °C es crítica, para otros puede ser de solo 60 °C. Para enfriar el segundo, se requerirá un sistema de enfriamiento más eficiente, porque cuanto mayor sea la temperatura del radiador, más activamente disipará el calor. En otras palabras, a una potencia de procesador constante, cuando se utilizan sistemas de refrigeración de diferente rendimiento, solo diferirá la temperatura del cristal resultante. Nunca es seguro decir que un procesador con un TDP de 100W consume más energía que un procesador con un TDP de 5W de otro fabricante. Es un poco extraño que a menudo se reclame TDP para una matriz que abarca toda una familia de procesadores, independientemente de la velocidad del reloj del procesador, y los modelos más bajos generalmente consumen menos energía y disipan menos calor que los más antiguos.

Además, algunos expertos descifran este término como un "paquete de diseño térmico" ("paquete térmico"): diseñar un dispositivo basado en un análisis de temperatura de la estructura.

Clasificación para procesadores Intel

• X - TDP superior a 75W
• E - TDP hasta 45W
• T - TDP hasta 35W
• P - TDP hasta 25W
• L - TDP hasta 17W
• U - TDP hasta 10W
• SP - TDP hasta 25W
• SL - TDP hasta 17W
• SU - TDP hasta 10W

• modelos sin índice - TDP 95 W
• K - TDP 95<Вт для 4-ядерных моделей (индекс “K” отображает наличие у процессора разблокированного множителя)
• S - TDP 65W para modelos de 4 núcleos
• T - TDP 45W para modelos de 4 núcleos, 35W para modelos de 2 núcleos

Clasificación para procesadores AMD

• E - TDP hasta 45W
• U - TDP hasta 25W

ACP

Con el lanzamiento de los procesadores Opteron 3G basados ​​en Barcelona, ​​AMD introdujo una nueva característica de potencia llamada ACP ( Potencia promedio de la CPU, "consumo de energía promedio") de nuevos procesadores bajo carga.

AMD también continuará especificando el nivel máximo de consumo de energía: TDP.

notas

Literatura

• Administración térmica y de energía en la sección del procesador Intel® Core™ Duo en Intel® Centrino® Duo Mobile Technology (Volumen 10 Número 02 Publicado el 15 de mayo de 2006 ISSN 1535-864X DOI: 10.1535/itj.1002.03).

Fundación Wikimedia. 2010 .

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