O zi buna.

Subiectul conversației noastre în cadrul acestui articol va fi TDP-ul procesorului - ce este și „cu ce se mănâncă”, așa cum a spus puiul de urs Umka în desenul animat cu același nume :).

Explicația de neînțeles

Această abreviere, necunoscută pentru mulți, ascunde o astfel de definiție în engleză - puterea de proiectare termică, iar uneori „punct” este înțeles în locul ultimului cuvânt.

Acest lucru este tradus ca „cerințe de proiectare pentru disiparea căldurii”.

Ce înseamnă acest parametru? Voi începe de la bun început, astfel încât să fie clar chiar și pentru cei care nu sunt familiarizați cu computerele.

După cum știți, aproape toate calculele pe un computer sunt efectuate. De la o astfel de muncă grea, se încălzește și, în consecință, eliberează căldură. Pentru a nu se arde, în computer este instalat un sistem de răcire, conceput special pentru o anumită familie de procesoare. Deci, pentru ce fel de disipare a căldurii este proiectat și indică TDP.

Ce poate fi afectat de discrepanța dintre cerințe și indicatorii reali? Este evident. Dacă cipul se supraîncălzește constant, la început va înceta să mai îndeplinească doar unele dintre sarcinile pe care le-ați stabilit, iar la scurt timp după aceea se va arde. Acesta este motivul pentru care wații de pe sistemul de răcire, adică TDP, trebuie să egaleze (sau chiar să exagereze) performanța procesorului.

Cum se face calculul?

Să presupunem că specificațiile pentru cooler indică faptul că poate gestiona o putere termică de 30 de wați. Aceasta înseamnă că este capabil să elimine această căldură în condiții normale de funcționare a procesorului (normal, nu ridicat!); o creștere a temperaturii este de așteptat doar ocazional. Adică producătorul își asumă inițial în ce mediu va fi folosit CPU (temperatura, umiditate etc.) și, în conformitate cu aceasta, stabilește cerințele pentru sistemul de răcire.

Vorbind în termeni simpli, TDP este cantitatea de căldură pe care o emite un procent (în condiții normale de funcționare), indicată în unități arbitrare.

Apropo, vă rugăm să nu confundați TDP cu consumul de energie al procesorului, adică primul parametru nu arată puterea maximă a dispozitivului, ci spune câtă căldură poate elimina răcitorul.

Nu merită încă să comparați performanța unui sistem cu altul. Deoarece producătorii de procesoare stabilesc cerințele de disipare a căldurii în mod diferit. În primul rând, temperatura de funcționare în diferite modele este diferită. Și dacă pentru unii va fi critic 100 ° C, pentru alții - jumătate mai mult.

În al doilea rând, producătorii listează de obicei TDP medii pentru familii întregi de cipuri. Dar dispozitivele anterioare consumau mai puțină energie decât cele moderne. Prin urmare, este de obicei prescrisă valoarea maximă, care este potrivită pentru toată lumea.

Nu voi enumera cerințele pentru fiecare linie de procesoare de diferite mărci, pentru a nu împroșca articolul cu informații inutile. Dacă sunteți interesat, căutați pe internet specificații specifice dispozitivului dvs. Iată un exemplu de tabele pentru i7: https://ark.intel.com

Și iată un tabel cu toate procesoarele AMD:

În întregime. Dacă sunteți în căutarea pentru răcire pentru un protsik, atunci luați un răcitor cu un indicator TDP cu o marjă mică. Doar în cazul în care.

Asta-i tot prieteni.

Am încercat să scriu cât mai clar și concis, sper să nu fie întrebări.

Amintiți-vă că pe acest site sunteți întotdeauna un invitat binevenit.

Ne vedem curând pe paginile sale!

Timp de citire: 3 min

Mulți au observat probabil pe procesoare, plăci video un parametru precum TDP. Acest parametru reprezintă puterea termică de proiectare, iar în rusă se referă la cerințele sistemului de răcire. Aproximativ, dacă TDP-ul procesorului este de 95 de wați, atunci sistemul de răcire trebuie să elimine cel puțin 95 de wați de energie termică. În articol, vom analiza în detaliu ce este tdp al procesorului, pentru ce este, cum să aflăm.

Ce este CPU TDP

Care este TDP-ul unui procesor? După cum știți, toate operațiunile pe computer sunt efectuate de procesor. De la o astfel de sarcină, nu se încălzește rău și, pentru a nu arde în timpul funcționării, trebuie să instalați un sistem de răcire, adică, în cuvinte simple, un răcitor (ventilator cu radiator) care este montat pe procesorul. Coolerele pentru fiecare familie de procesoare sunt diferite, așa că nu puteți să luați oricare și să le instalați. Nu numai că suportul nu se potrivește, dar este posibil să nu poată face față căldurii generate de procesor, ceea ce va face ca procesorul să se încălzească și să eșueze. Și să înțelegeți ce fel de cooler aveți nevoie, la fel Parametrul TDP te va ajuta.

Să aruncăm o privire mai atentă la acest parametru folosind procesorul Intel Core i5-7400 ca exemplu.

Cum să aflați tdp-ul procesorului

Aflarea tdp-ului procesorului, adică disiparea căldurii în timpul funcționării acestuia, este destul de simplă. Acest parametru este scris în fiecare magazin. Am mers la primul magazin în căutare și mergem la caracteristici. Acolo vedem secțiunea „Caracteristici termice”, unde se află parametrul TDP de care avem nevoie.

Din datele obținute, putem concluziona că TDP-ul procesorului Intel Core i5-7400 este de 65W. Acum trebuie să alegeți un cooler pentru acest procesor. Dacă procesorul produce 65 de wați de energie termică, atunci puterea de disipare a răcitorului ar trebui să fie de cel puțin 65 de wați.

Atunci când alegeți un cooler, primul lucru la care trebuie să acordați atenție este priza de pe placa de bază. Soclul este locul unde este introdus procesorul. Puteți afla priza în același loc cu TDP.

După cum vedeți, avem priza 1151. Acum rămâne de găsit un cooler pentru priza 1151, cu o putere disipată de minim 65 wați.

Găsim coolerul Cooler Master XDream i117, care are următoarele caracteristici:

Priza și puterea de disipare sunt potrivite, așa că puteți lua un astfel de cooler pentru acest procesor.

Acest parametru servește și pentru selectarea corectă a sursei de alimentare. La urma urmei, sursa de alimentare este selectată pe baza acelor componente care vor fi instalate. Cu cât valoarea TDP a procesorului și a plăcii video este mai mare, cu atât sursa de alimentare trebuie să fie mai puternică.

Știați că dacă procesorul începe să se încălzească, înseamnă că este timpul să curățați unitatea de sistem de praf și să înlocuiți pasta termică. Dacă vă întrebați cum să aplicați pastă termică pe procesor, atunci am discutat recent despre acest lucru.

Destul de des, periodicele tehnice menționează astfel de caracteristici ale procesoarelor, cum ar fi TDP, temperatura cristalului, puterea maximă de disipare etc. Cu toate acestea, publicul larg nu este suficient de informat despre ce înseamnă fiecare termen și cum să-l interpreteze, recenziile apar uneori interpretări nu tocmai corecte ale acele sau alte rezultate și, în consecință, concluzii eronate. Articolul discută problemele disipării căldurii folosind exemplul procesoarelor Intel, precum și unele caracteristici ale procesoarelor de generație următoare.

După cum știți, fiecare entitate are două extreme. În ceea ce privește microprocesoarele, acestea sunt performanța și consumul de energie, iar primul parametru ne este mai cunoscut, deoarece i se acordă cea mai mare atenție în presă, iar utilizatorul mediu de PC este mult mai puțin conștient de al doilea. Aceste cunoștințe sunt împărțite în două părți - empirice și teoretice, în timp ce cele din urmă se rezumă cel mai adesea la familiarizarea cu misterioasa abreviere TDP (Thermal Design Point sau Thermal Design Power) și unitatea de măsură corespunzătoare - watt. Termenul TDP nu are un echivalent rusesc bine stabilit, el poate fi tradus ca „puterea de proiectare termică” a procesorului. Conceptul de TDP este folosit cel mai adesea pentru a caracteriza performanța termică (termică) a unui microprocesor („fierbinte” acestuia: cu cât este mai scăzută, cu atât mai bine), iar celelalte lucruri fiind egale, se preferă un procesor cu un TDP scăzut. În plus, acest indicator servește un alt scop - de a intimida consumatorul. De exemplu, acest procesor disipă „mulți wați”, așa că utilizarea lui în condiții de acasă sau de birou este imposibilă.

După cum se va vedea mai târziu, totul este determinat nu de mărimea acestei puteri, ci de cât de eficient o putem disipa. Utilizatorul de PC primește o evaluare empirică „după ureche” - computerul face zgomot (care este cel mai adesea asociat cu sistemul de răcire a procesorului), sau vizual - prin BIOS sau folosind software-ul furnizat de producătorul plăcii de bază. Din păcate, recenzenții nu acordă de obicei atenția cuvenită acestor caracteristici, și anume: nu doar menționarea valorilor de temperatură în anumite locuri ale tablei, ci interpretarea corectă a acestora. De exemplu, dacă un utilizator de computer observă o temperatură a procesorului de 100 ° C în citirile utilitarului, nu ar trebui să disperați - de fapt, este mult mai scăzută. La o temperatură atât de ridicată, procesorul pur și simplu nu putea funcționa, deoarece în caz de supraîncălzire, care este această valoare, procesorul pur și simplu se va opri. Și asta înseamnă că o astfel de temperatură nu poate fi atinsă nici măcar teoretic.

De fapt, scopul principal al materialului propus este de a explica ce se ascunde sub caracteristicile menționate și cum ar trebui să fie înțelese și utilizate corect. Toate considerațiile ulterioare se referă exclusiv la microprocesoarele Intel.

În primul rând, să ne amintim câteva principii de alimentare a microprocesoarelor și elementele de bază ale termodinamicii pentru a ne da o idee despre gama de sarcini rezolvate de producător.

Microprocesorul Intel este alimentat de o sursă VRD (Voltage Regulator Down), cunoscută în mod obișnuit ca un convertor de tensiune. Convertește tensiunea de 12 V în tensiunea necesară pentru procesor - aproximativ 1,5 V sau mai puțin (Vcc - Voltage CPU Core, voltajul nucleului procesorului). În acest caz, tensiunea de alimentare pe magistrala de 12 V cu un curent de 16 A (192 W), așa cum este indicat pe sursa de alimentare, este convertită într-o tensiune de alimentare de 1,5 V, dar cu un curent de 100 A (aceste cifre sunt date numai pentru a simplifica calculele matematice). Într-o astfel de situație, desigur, există o pierdere a unei părți a puterii (în cazul nostru, de exemplu, 42 W), deoarece convertorul are o eficiență mai mică de 100%. Curentul final de 100 A este furnizat procesorului prin câteva sute de pini - în documentația tehnică, puteți fi surprins să descoperiți că majoritatea pinii mufei LGA775 sunt folosiți pentru alimentarea procesorului și împământare.

Valoarea acestei părți a puterii este destul de mare. Un procesor de 3 GHz disipează mai puțin decât un procesor de 3,4 GHz, dar ambele se încadrează sub un TDP de 95W! Vom vorbi despre parametrul TDP în sine puțin mai jos, principalul lucru deocamdată este să înțelegem că puterea maximă disipată de procesor nu este aceeași cu parametrul TDP.

Puterea care iese din procesor este convertită în căldură, care trebuie să se deplaseze în altă parte pentru a egaliza echilibrul termic. Dacă nu ar fi oferită posibilitatea de a elimina această căldură din procesor, atunci temperatura procesorului ar crește rapid și ar eșua. Prin urmare, căldura generată de procesor (cristalul său) trebuie luată din microcircuit și cheltuită pe un lucru absolut inutil - încălzirea aerului din cameră. Pentru aceasta, a fost inventată soluția radiatorului ventilatorului sau sistemul de răcire activ. Designul modern este prezentat în figură (ventilatorul nu este afișat acolo). Căldura generată de cristalul procesorului (verde închis în figură) este îndepărtată din acesta în următoarea ordine: mai întâi trece prin materialul termoconductor al microcircuitului, apoi intră în capacul metalic al distribuitorului (scopul principal al care nu este o protecție mecanică a cristalului, așa cum cred mulți, ci o distribuție uniformă a căldurii disipate de cristalul microprocesorului). După aceea, se trece la așa-numitul material termoconductor, care se aplică pe talpa caloriferului și are diferite faze cristaline în funcție de temperatură (prin urmare, nu încercați niciodată să scoateți radiatorul din procesor fără a porni mai întâi. PC-ul timp de 10-15 minute, altfel puteți pur și simplu să scoateți procesorul din soclu, mai ales când utilizați Socket 478). Mai departe, caldura intra in calorifer si, cu ajutorul unui ventilator, iese in afara structurii.

Să ne amintim încă o dată că sarcina principală a acestui design este de a elimina căldura din microprocesor și de a o disipa în spațiul înconjurător. Pe această cale ne așteaptă anumite dificultăți, iar principala este legată de asigurarea eficienței termice a dispozitivului. Este un „tort în straturi”, fiecare strat poate ajuta și dăuna. Orice material are propria caracteristică de rezistență termică sau, în terminologia Intel, eficiență termică (parametrul Ψ din documentația pentru procesor). Aceasta înseamnă că se va încălzi și, ca rezultat, căldura se poate întoarce la procesor. Rezistența termică se măsoară în °C/W (mai puțin este mai bine) și arată că atunci când o putere termică de 1 W trece printr-un material, temperatura materialului va crește cu această cantitate. De exemplu, când un watt de putere termică trece prin materialul radiatorului cu parametrul Ψ = 0,3 °C / W, temperatura acestuia va crește cu 0,3 °C, la 100 W de putere termică, încălzirea va fi deja de 30 °C. Adăugând la această valoare o temperatură ambientală de 40°C, fără prea mult efort ajungem până la 70°C! Și asta înseamnă că mai devreme sau mai târziu și procesorul se va încălzi, exact ceea ce vrem să evităm, sau cel puțin să minimizăm.

Autorul a încercat să evalueze calitatea pastelor termice comune pe piața internă - nu rezistă criticilor. În toate cazurile, utilizarea lor a dus la ca viteza ventilatorului radiatorului procesorului să fie cu 200-300 RPM mai mare decât materialul de interfață termică Intel. Motivul pentru aceasta este valoarea ridicată a rezistenței termice. Desigur, Intel nu lansează singur un astfel de material pentru produsele sale „în cutie”, dar atunci când alegeți un furnizor, se efectuează o analiză amănunțită în ceea ce privește prețul/performanța. Materialele cu cele mai bune performanțe sunt scumpe, iar același model se aplică caloriferelor. Îl poți face tot din cupru și cu o suprafață uriașă de împrăștiere, dar va ieși greoi, voluminos și scump. Puteți folosi un ventilator suplimentar, fluxul de aer din care va „sufla” căldura de pe suprafața radiatorului - ieftin, dar zgomotos. Există și alte moduri exotice - de exemplu, răcirea cu apă, instalațiile criogenice. Sunt mai eficiente, dar este puțin probabil să intre în producția de masă din cauza prețului ridicat și a fiabilității scăzute.

Prin urmare, Intel folosește o serie de soluții tehnice care oferă în cele din urmă cel mai bun echilibru. Găsirea celei mai bune soluții de răcire este întotdeauna un compromis între cost, eficiență și fiabilitate. Indicele total de disipare a căldurii termice este suma rezistențelor termice ale fiecăruia dintre elementele „plăcintei” noastre care se întâlnesc pe calea puterii termice. Și fiecare element poate afecta în mod semnificativ caracteristica integrală finală a eficienței termice a eliminării căldurii.

Aflați mai multe despre TDP

TDP este o valoare care este utilizată pentru a calcula eficiența termică a unui sistem de răcire. Convingerea larg răspândită că TDP determină puterea maximă de disipare a unui procesor Intel este fundamental greșită.

Cum se utilizează TDP? Datele de intrare pentru calcularea eficienței termice a sistemului de răcire (și eventual dezvoltarea designului acestuia) sunt valoarea TDP și temperatura maximă de funcționare a carcasei de cristal T max . Se măsoară în punctul T cazul (vezi figura) - centrul geometric de pe suprafața capacului distribuitorului de căldură (notă: Cazul T nu este temperatura cristalului, așa cum se crede în mod eronat). Ca exemplu, luați în considerare valoarea TDP de 95 W, care este utilizată în prezent pentru a calcula sistemele de răcire pentru aproximativ 90% dintre procesoarele Intel desktop. Tcasemax pentru ei este de aproximativ 70 °C (valoarea exactă poate fi găsită în baza de date SSpec la support.intel.com folosind codul SL prezent pe eticheta cipului și cutia procesorului). Formula pentru calcularea eficienței termice (rezistența termică) va arăta astfel:

T caz max = T ambiental + TDP × Ψ,

unde T ambient este temperatura „ambientului”,

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

Ca urmare, trebuie să proiectăm un sistem de răcire cu o astfel de eficiență termică. Și aici începe lupta dintre „bine” (eficiența termică) și „rău” (economic).

Imaginați-vă că am dezvoltat un astfel de sistem, acum trebuie testat. Pentru a face acest lucru, va trebui să deteriorați suprafața capacului distribuitorului de căldură. În ea este făcută o canelură, în care este așezat un termocuplu. Un altul este plasat pe suprafața motorului ventilatorului (în Fig. T ambient). Cu primul termocuplu măsurăm temperatura cristalului, iar cu al doilea - mediul. Începem să încărcăm treptat procesorul și să vedem cum funcționează sistemul nostru de răcire. La atingerea pragului de 95 W, temperatura la punctul de măsurare nu trebuie să depășească 70 °C. Puterea indicată poate fi disipată doar de câteva modele din 90% care încap „sub umbrelă” de 95 W, restul nu va atinge niciodată această valoare. De exemplu, în linia procesoarelor Intel Pentium 6×1, toate modelele disipă până la 86 W, adică, ipotetic, se poate presupune că această barieră va fi depășită doar pornind de la o frecvență de bază de 3,8-4 GHz.

Deci, dacă în timpul măsurătorilor noastre temperatura în acest punct depășește T caz max = 70 °C, ceva nu este în regulă aici. De exemplu, pe talpa caloriferului am aplicat vaselină termică ieftină. Se pune întrebarea, cât de mult poate disipa un procesor Intel la un TDP de 95 de wați. În principiu, modelul de vârf al familiei este capabil să se disipeze puțin mai mult, dar acest lucru este realizabil numai prin rularea unui utilitar Intel special (nu este disponibil publicului larg), a cărui sarcină este să realizeze toate tranzistoarele. pe lucrul procesorului. Cu ajutorul software-ului comercial, acest rezultat este aproape imposibil de atins.

Acum să trecem la întrebarea dacă este posibil să folosim citirile senzorilor din BIOS sau software-ul specializat pentru a evalua eficiența sistemului de răcire. Pentru a face acest lucru, trebuie să înțelegeți ce temperatură vede utilizatorul în setările BIOS sau în software-ul plăcii de bază. Faptul este că există doi senzori termici pe cristalul însuși. Un lucru, senzorul de control TCC, îl vom uita temporar. A doua (în Fig. T dioda) este o diodă termică, în care anodul și catodul sunt aduse la două plăci de contact ale procesorului din pachetul LGA4 (pentru soclul LGA775). Există mai multe modele pentru utilizarea acestui senzor. De exemplu, placa are un așa-numit comparator de curent și un circuit ADC care convertește diferența dintre curenții unei referințe și un anumit senzor într-un număr și informează utilizatorul despre această valoare prin BIOS sau software specializat de la producătorul plăcii , după convertirea acestei valori în temperatură conform unui șablon existent, care poate fi greșit. Adică, când citim numărul 12, care ar trebui să corespundă unei temperaturi de 40 ° C, îl traducem în 47 ° C sau, și mai rău, citim numărul 16 de la senzor în loc de 12, care corespunde la 70 ° C .

Astfel, vedem așa-numita temperatură a cristalului... care a fost deja măsurată o dată, dar într-un loc diferit și într-un mod diferit. Aici se ascunde cel mai mare număr de probleme, iată câteva dintre ele. În primul rând, senzorul arată temperatura într-un anumit loc de pe cristal, iar dacă este de 100 °C în acest moment, aceasta nu înseamnă că întregul cristal are aceeași temperatură. Valoarea acestuia, afișată pe ecranul monitorului, determină în mare măsură aplicația software utilizată. Și anume: la 90% încărcare procesor în timpul jocului DOOM, va fi 70 °C, iar la aceeași încărcare de 90% în Photoshop - 55 °C. Acestea. temperatura în acest moment depinde de blocurile CPU din apropiere care sunt utilizate cel mai mult.

În al doilea rând, circuitul de conversie de pe placă poate să nu fie calibrat (cel mai adesea corectarea calibrării se face prin BIOS) sau pur și simplu să eșueze, iar software-ul specializat al plăcii de bază poate fi programat eronat pentru un șablon de valoare incorect. Din aceste motive, Intel descurajează cu tărie utilizarea valorilor acestui senzor (în BIOS sau în software-ul plăcii) pentru a efectua lucrări de validare termică pe computerele asamblate. Un exemplu este , care a examinat performanța și caracteristicile termice ale procesorului Intel Pentium Extreme Edition 955 de pe placa de bază Intel D975XBX. După ce a făcut o mulțime de măsurători de temperatură cu acest senzor (nerecomandat) și a obținut valori mai mari, recenzentul a concluzionat că puterea maximă disipată a acestui procesor este de 200 W, și nu 130, așa cum susține Intel.

Angajații uneia dintre resursele web populare în limba engleză s-au confruntat cu o situație similară. Când au văzut că senzorul arăta temperaturi anormale de 100°C sau mai mult, au contactat Intel și, după ce au încercat fără succes să remedieze problema printr-o actualizare a BIOS-ului (cel mai adesea aceasta elimină citirile anormale), au fost nevoiți să înlocuiască placa. În plus, experiența de overclockare a acestui procesor (cu un multiplicator deblocat) sugerează că, cu un sistem de răcire standard, Pentium Extreme Edition 955 poate fi overclockat la 4,2 GHz fără modularea frecvenței de bază (mai multe despre asta mai târziu). Și merită să ne amintim încă o dată că 130 W este o caracteristică de design a sistemului de răcire, nu a procesorului. Cu alte cuvinte, aceasta a fost o confirmare a recomandării producătorului de a nu folosi aceste valori pentru evaluarea eficienței sistemelor de răcire.

Se pune întrebarea: de ce un astfel de senzor, unde poate fi folosit? Scopul său principal astăzi este de a controla viteza ventilatorului sistemului de răcire pentru LGA775. Același circuit citește acest senzor și, folosind al patrulea fir al ventilatorului de răcire (conectat la placa de bază), folosește modulația PWM pentru a controla viteza ventilatorului. Această schemă diferă semnificativ de cea folosită în sistemul de răcire Socket 478, unde ventilatorul era controlat de un senzor de temperatură situat deasupra motorului, sub capacul ventilatorului marcat cu Intel. Cu o astfel de schemă, a fost necesar să se țină cont de inerția sistemului de răcire și, prin urmare, ventilatorul a funcționat cu o viteză mult mai mare decât este necesar, ceea ce înseamnă că zgomotul era mai mare. Temperatura procesorului ar putea crește brusc (dioda punct T), dar o simțim doar după o lungă perioadă de timp - senzorul de temperatură, care este proiectat să răspundă imediat la toate schimbările, este situat în punctul T ambiental . Așa că a trebuit să rotesc ventilatorul la o turație de 2000, și nu la 1500 rpm.

Pe LGA775, sistemul de control al temperaturii cu diode T răspunde instantaneu la creșterea temperaturii și crește viteza. Ca și în cazul precedent, producătorul plăcii poate face o greșeală în programarea sistemului de control și poate overclocka ventilatorul atunci când nu este necesar. Această problemă cu senzorii necalibrați sau programarea eronată va fi rezolvată în următoarea generație de chipset-uri Broadwater (i965), unde citirea temperaturii și circuitul de control al vitezei ventilatorului este parte a logicii sistemului. În plus, senzorul (senzorii) de pe procesorul Conroe va deveni digital (schema senzorului digital funcționează deja pe Intel Core Duo și se numește DTS).

Ca rezultat intermediar, notăm următoarele. TDP-ul unui procesor este folosit ca punct de plecare atunci când se calculează eficiența termică a sistemului de răcire pentru acel CPU. Utilizarea unui senzor de temperatură (dioda T) pentru circuitul de control al vitezei ventilatorului este unul dintre cele mai avansate mecanisme de reducere a zgomotului PC în prezent, cel puțin în ceea ce privește sistemul de răcire a procesorului. Cu toate acestea, citirile de la acest senzor nu trebuie utilizate ca o estimare precisă a eficienței termice a sistemului de răcire a procesorului și a performanței termice a sistemului.

Comportamentul procesorului la supraîncălzire

Vom lua în considerare separat modul în care se comportă procesorul Intel atunci când sistemul de răcire nu poate face față eliminării căldurii. Acesta este controlat de al doilea senzor de pe CPU, care este complet autonom și nu există acces la acesta (în figură este T prochot). Toate valorile de prag pentru acesta sunt „cusute” în fabrică în etapa de fabricație. Există două dintre ele - T prochot și T thermtrip. Când senzorul atinge prima valoare, începe modularea frecvenței de bază a procesorului. Există două scheme - TM2 și TM1. Cel mai adesea, producătorul plăcii decide pe care să o folosească, dar Intel recomandă utilizarea TM2 ori de câte ori este posibil. În acest caz, multiplicatorul procesorului se schimbă la 12 (2,4 GHz pentru mostrele noi) sau 14 (2,8 GHz pentru cele vechi), iar apoi tensiunea de alimentare de bază este redusă. Când temperatura se normalizează, CPU revine la punctul nominal de funcționare în ordine inversă. Când se schimbă tensiunea de alimentare, procesorul este disponibil și funcționează, în timp ce atunci când multiplicatorul este schimbat, acesta devine indisponibil timp de 5 sau 10 µs (în funcție de model).

Conform schemei TM1, frecvența de bază este modulată - din 3 ms, miezul este inactiv timp de 1,5 ms și funcționează timp de 1,5 ms. Ea are, de asemenea, o opțiune software pentru a controla ciclul de lucru. Această schemă este utilizată de utilitățile care reduc zgomotul sistemului de răcire. Este clar că pentru asta trebuie să plătești cu performanță, nu există miracole. Scopul ambelor scheme este simplu: dacă procesorul se supraîncălzește, acesta trebuie încetinit, permițându-i să se răcească, ceea ce este mai bine decât oprirea imediată a lucrului - puteți cel puțin să salvați fișierele. De îndată ce procesorul s-a răcit și senzorul l-a „simțit”, circuitul TCC (Thermal Control Circuitry) este oprit. Desigur, se adaugă un mic histerezis pentru a evita comutarea constantă a modului.

Pentru TM2 și TM1, includerea lor se manifestă sub forma unei încetiniri a sistemului. Dacă acest lucru nu corectează situația, senzorul pornește imediat circuitul THERMTRIP, toate blocurile interne ale procesorului sunt oprite și este generat un semnal care instruiește convertorul de tensiune (VRD) să nu mai alimenteze CPU. Valoarea aproximativă a temperaturii la care apare această situație este de 90 °C. Mai recent, a devenit posibilă pornirea circuitelor TM1 / TM2 atunci când VRD-ul se supraîncălzi: procesorul încetinește și începe să consume mai puțin, iar VRD-ul poate „face o pauză”. Pe Pentium D, în loc de linia de semnal PROCHOT#, FORCEPR# este folosit pentru a activa încetinirea procesorului atunci când convertorul de tensiune se supraîncălzi.

Prezența unui senzor separat pentru circuitul de control al supraîncălzirii creează un nou grup de probleme. Putem vedea temperatura T dioda = 100 °C pe procesor, iar pe senzorul T prochot va ajunge la doar 70 °C, adică, conform citirilor primului senzor, procesorul ar fi trebuit să se oprească cu mult timp în urmă, dar inca functioneaza. Și din nou, totul este determinat de profilul software, care poate afecta citirile acestor senzori în moduri diferite. Cel mai enervant lucru la această schemă de protecție este că este dezactivată implicit și este sarcina BIOS-ului plăcii de bază să o activeze. (Uitarea designerului BIOS sau greșeala lui îl poate costa scump pe proprietarul PC-ului). Cele mai recente procesoare Conroe folosesc aceiași senzori atât pentru circuitul de control al vitezei ventilatorului, cât și pentru managementul termic al procesorului. Acest lucru ar trebui să elimine problema citirilor inconsecvente de la senzori. Această schemă este implementată în Intel Core Duo (Yonah) - deja menționat DTS. Rezumatul este simplu: dezvoltatorii procesorului fac totul pentru ca, chiar dacă se supraîncălzește, rămâne posibil să se continue lucrul. Chiar și în cazul unei supraîncălziri catastrofale, nu trebuie să vă faceți griji - procesorul în sine și o placă de bază proiectată corespunzător cu BIOS-ul corect nu își vor permite arderea.

Mai departe este mai bine

În concluzie, vom atinge una dintre cele mai importante întrebări: ce face Intel pentru a reduce factorul de disipare a puterii? Există două moduri principale. Primul este dezactivarea acelor blocuri de procesor care nu sunt utilizate în prezent la nivel de microarhitectură. Această schemă este utilizată cel mai activ în microprocesoarele mobile. A doua modalitate este de a face modificări la nivelul materialelor semiconductoare. Unul dintre obiectivele principale în implementarea tehnologiei de proces de 65 nm a fost reducerea curenților de scurgere, iar acest lucru a fost atins - valorile lor au scăzut de sute de ori. Ca rezultat, de exemplu, am primit microprocesoare dual-core ale modelelor 900 ale C-1 stepping, care „se potrivesc” într-un pachet termic de 95 W la frecvențe de până la 3,4 GHz inclusiv.

Desigur, povestea ar fi incompletă fără o încercare de a privi în viitorul apropiat. În Q3 a acestui an este așteptat un procesor desktop cu numele de cod Conroe, care la lansare va fi chintesența inovațiilor Intel de performanță eficiente din punct de vedere energetic. Se așteaptă o îmbunătățire a performanței cu 40% (față de Intel Pentium D 950) la testul SPECint_rate și o evaluare chiar mai mare pentru jocuri, disipând în același timp doar 65 W de putere termică, folosind un control mai avansat al vitezei ventilatorului și circuite de control termic.

Materialul prezentat în mai multe locuri a fost simplificat în mod deliberat, dar, sperăm, nu și-a pierdut relevanța. Informații detaliate despre caracteristicile termice ale procesoarelor Intel pot fi găsite la support.intel.com în următoarele documente: Thermal and Mechanical Design Guide (TMDG), Thermal Design Guidelines, Processor Datasheet, VRD Design Guide.

Partea principală și principală a computerului este procesorul sau procesorul. El este cel care afectează performanța și calitatea computerului tău. Atunci când alegeți un procesor, trebuie să vă ghidați după ce sarcini veți rezolva pe computer: de la cele simple (dactilografiere, contabilitate) la cele complexe (AutoCAD, modelare 3D, server de calcul).

Există două companii pe piață care oferă procesoare de consum și server - Intel și AMD.

În acest moment, Intel oferă procesoare pe trei socluri principale:

• LGA1155 - procesoare Celeron, Pentium și Intel Core din familiile Sandy Bridge și Ivy Bridge.
• LGA2011 - procesoare Intel Core și Xeon din familiile Sandy Bridge și Ivy Bridge-E.
• LGA1150 - Procesoare Intel Haswell

AMD oferă în prezent procesoare pe trei socluri:

• Socket FM1 - ​​​​Familia procesoare AMD Fusion
• Socket FM2 - familiile de procesoare AMD Trinity și AMD Richland
• Socket FM2+ - procesoare din familia Kaveri
• Socket AM3+ - procesoare din familia AMD Vishera

Principalele caracteristici ale procesorului

Viteza de ceas a procesorului

Oscilațiile ceasului din interiorul procesorului sunt create de un cristal de cuarț special, care este alimentat - un rezonator de ceas. Sub acțiunea tensiunii din cristal se formează oscilații electrice. Acestea sunt alimentate la un generator de ceas, care le convertește impulsurile și le transferă către magistralele de date și adrese. Astfel, munca tuturor componentelor procesorului central, magistralelor și RAM este sincronizată.

Tick ​​este cea mai mică unitate de măsură pentru cât timp rulează un procesor. La schimbul de date cu alte componente, procesorul poate petrece mai mult de un ciclu (majoritatea dintre ele vor fi cicluri de așteptare din cauza magistralelor de date mai lente și a microcipurilor RAM în comparație cu procesorul).

O frecvență de ceas mai mare va fi un bonus semnificativ doar cu alți parametri egali ai procesoarelor. În unele cazuri, procesoarele cu tac mai mic își depășesc adversarii „mai rapizi” atât ca viteză atunci când îndeplinesc anumite sarcini.

Numărul de miezuri și fire

Miezul de calcul al procesorului este un cristal separat capabil să execute un flux de instrucțiuni separat. Astăzi, procesoarele PC poartă cel puțin două nuclee fizice. În esență, fiecare nucleu oferă un fir paralel suplimentar de calcul și crește performanța generală a procesorului. Dar asta e in teorie. În practică, mai puțin de jumătate din software acceptă calculul cu mai multe fire (în timpul funcționării sunt implicate mai mult de două fire de calcul).

Prin urmare, este necesar să selectați un procesor multi-core pentru sarcini specifice:

• 2 nuclee - navigare pe internet, birou și alte aplicații care nu necesită mult resurse, jocuri pe computer vechi sau moderne, fără consum de resurse.
• 4 nuclee - aproape toate jocurile pe calculator, editori de muzică și video, unii editori grafici
• Mai mult de 4 nuclee (6 și 8) - software de server, pachete de grafică 2D și 3D etc.

Este necesar să se facă distincția între două concepte - un nucleu fizic și un fir de calcul (nucleu logic). Odată cu apariția tehnologiei Hyper-threading de la Intel, numărul de fire de calcul (pentru sistemul de operare - nuclee logice) a crescut de 2 ori în raport cu nucleele fizice. Fiecare dintre procesoarele logice are propriul set de registre și un controler de întrerupere, iar restul elementelor procesorului sunt comune. Când apare o pauză în timpul funcționării unuia dintre procesoarele logice (cache miss, eroare de predicție a ramurilor, așteptarea rezultatului instrucțiunii anterioare), atunci controlul este transferat într-un fir dintr-un alt procesor logic. Astfel, în timp ce un proces este în așteptare, resursele de procesare ale procesorului fizic sunt folosite pentru a procesa un alt proces. Creșterea performanței cu HT, deși nu de două ori, este destul de remarcabilă (pe Pentium 4 - până la 30%, pe Intel Core - de la 20% la 50% în funcție de model).

Poate că în viitor, jocurile pe calculator vor trece la sisteme cu 8 nuclee. Cel puțin, producătorii de console de jocuri din generația următoare au anunțat deja utilizarea soluțiilor cu opt nuclee de la AMD.

Proces tehnologic

În producția de circuite integrate semiconductoare (în cazul nostru, „pietre”) CPU, se folosesc echipamente fotolitografice și litografice. Rezoluția acestui echipament determină denumirea procesului tehnologic specific utilizat.

Îmbunătățirea tehnologiei și reducerea dimensiunii structurilor semiconductoare contribuie la îmbunătățirea caracteristicilor (dimensiune, consum de energie, cost) produselor. Acest lucru este de o importanță deosebită pentru nucleele de procesor (reducerea consumului de energie și creșterea performanței).

Procesoarele moderne sunt fabricate conform proceselor tehnice:

• 45 nm - Intel Core i3, i5, i7; AMD Phenom II X2, X3, X4, X6; AMD Athlon II X2, X3, X4)
• 35 nm - Intel Sandy Bridge; Buldozer AMD; AMD Piledriver; APU-uri AMD Llano și Trinity
• 28 nm - procesoare mobile Qualcomm Snapdragon, Samsung Exynos 5 Octa, NVIDIA Tegra 4
• 22 nm - Intel Ivy Bridge, Intel Haswell

Cache

Cache-ul este o memorie suplimentară de mare viteză pentru stocarea de copii ale blocurilor de informații din RAM, probabilitatea de accesare fiind mare în viitorul apropiat. Există cache de nivelul 1, 2 și 3 (L1, L2 și, respectiv, L3).

Cache-ul de nivel 1 are cel mai rapid timp de acces, dar cea mai mică dimensiune, în plus, cache-urile de nivel 1 sunt adesea făcute multiportate.

Un cache de nivel 2 este de obicei mult mai lent decât un cache de nivel 2, dar poate fi mult mai mare. Cache-ul L2 funcționează, de obicei la frecvența procesorului, ceea ce reduce întârzierea procesării datelor.

Cache-ul de nivel 3 este cel mai mare cache din punct de vedere al volumului și este destul de lent, dar este totuși mult mai rapid decât RAM.

Putere disipată (TDP)

TDP (puterea termică de proiectare) este o valoare care arată câtă putere termică ar trebui să fie proiectat să elimine sistemul de răcire a procesorului. TDP nu arată disiparea maximă a căldurii teoretice a procesorului, ci cerințele de performanță ale sistemului de răcire.

TDP este conceput pentru condiții „normale”, care uneori pot fi încălcate. De exemplu, în cazul unei defecțiuni a ventilatorului sau al răcirii necorespunzătoare a carcasei în sine. În acest caz, procesorul dă un semnal pentru a opri computerul sau intră în modul throttling (accelerare) atunci când procesorul omite o parte din cicluri.

În acest moment, cele mai tari procesoare de acasă de la AMD sunt AMD Vishera (TDP - 125 W), Intel - Intel Core i7-3970X Extreme Edition (TDP - 150 W), precum și mai multe modele bazate pe LGA 2011 (Intel Xeon cu un TDP de 135 W).

Factor

Frecvența procesorului se obține prin înmulțirea frecvenței sale de referință (de obicei, FSB - frecvența magistralei de date) cu „multiplicatorul procesorului”. În caracteristicile tehnice ale procesorului, acest coeficient este denumit multiplicator.

Overclockarea procesorului (creșterea frecvenței de ceas) se poate face în două moduri:

• Creșteți frecvența de referință (FSB)
• Creșteți valoarea multiplicatorului

La majoritatea modelelor, multiplicatorul este blocat (aproape toate modelele de la Intel și modelele de buget de la AMD), iar overclockarea este posibilă doar prin creșterea frecvenței magistralei de date. Modelele cu un multiplicator deblocat au litera „K” în nume și sunt concepute pentru overclock. Overclockarea altor modele de procesoare se face pe propriul risc, dacă rezultatul este nereușit, puteți arde atât procesorul, cât și soclul procesorului pe placa de bază și, în același timp, pierdeți serviciul de garanție.

Prețurile pentru modele sunt medii pentru versiuni BOX din ianuarie 2014.

Până la 2000 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– Intel Celeron G1820 (LGA1150)
• Alternativă– Intel Celeron G1610 (LGA1155)
• Alternativă– AMD A4-5300 (Socket FM2)

De la 2000 la 2500 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– Intel Pentium G3220 (LGA1150)
• Alternativă– Intel Pentium G2030 (LGA1155)
• Alternativă– AMD Athlon X2 370K (Socket FM2)

De la 2500 la 3000 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– Pentium G3420 (LGA1150)
• Alternativă– Athlon X4 750K (Socket FM2)
• Alternativă– Pentium G2130 (LGA1155)

De la 3000 la 3500 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– AMD FX-4130 (Socket AM3+)
• Alternativă- AMD A8-5600K (Socket FM2)
• Alternativă– AMD FX-4300 (Socket AM3+)

De la 3500 la 4000 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– Intel Core i3-3220 (LGA1155)
• Alternativă– AMD FX-4170 (Socket AM3+)
• Alternativă- AMD A10-5800K (Socket FM2)

De la 4000 la 4500 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– Intel Core i3-3240 (LGA1155)
• Alternativă– AMD FX-6300 (Socket AM3+)
• Alternativă– Intel Core i3-4130 (LGA1150)

De la 4500 la 6000 de ruble:

• Cea mai bună opțiune - AMD FX-8320 (Socket AM3+)
• alternativă - AMD FX-8120 (Socket AM3+)
• alternativă - AMD A10-6800K (Socket FM2)

De la 6000 la 7500 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– Intel Core i5-4440 (LGA1150)
• alternativă - Intel Core i5-3450 (LGA1155)

De la 7500 la 10000 de ruble:

• Cea mai bună opțiune– Intel Core i5-4670K (LGA1150)
• alternativă - Intel Core i5-3570K (LGA1155)

Peste 10.000 de ruble:

• Cea mai bună opțiune ~10000– Intel Core i7-3770 (LGA1155)
• Cea mai bună opțiune ~11000– Intel Core i7-4771 (LGA1150)
• Cea mai bună opțiune ~12000– Intel Core i7-4770K (LGA1150)
• Alternativă ~12000 – Intel Core i7-4820K (LGA2011)
• Cea mai bună opțiune ~20000– Intel Core i7-4930K (LGA2011)
• Cea mai bună opțiune peste 30.000 de ruble- Intel Core i7-4960X Extreme Edition (LGA2011)

Computer de birou:

• Stație de lucru simplă- Intel Pentium G3220
• Post de lucru productiv- Athlon X4 750K

Computer de acasă:

• "Pentru studiu"-Intel Core i3-3220
• Multimedia (procesare video și grafică 2D și alte calcule cu mai multe fire)- AMD FX-8320
• calculator de jocuri- Intel Core i5-4670K
• Computer de gaming puternic- Intel Core i7-4770K
• Modelare CAD și 3D- Intel Core i7-4820K
• Puterea de dragul puterii- Intel Core i7-4960X Extreme Edition

Dispozitiv. De exemplu, dacă un cooler CPU este evaluat la 30 W TDP, ar trebui să poată disipa 30 W de căldură în anumite „condiții normale”.

TDP arată nr maxim teoretic disiparea căldurii procesorului, ci doar cerințele de performanță ale sistemului de răcire.

TDP este conceput pentru anumite condiții „normale”, care uneori pot fi încălcate. De exemplu, în cazul unei defecțiuni a ventilatorului sau al răcirii necorespunzătoare a carcasei în sine. În același timp, procesoarele moderne fie dau un semnal pentru a opri computerul, fie intră în așa-numitul mod throttling (ing. stropit) când procesorul omite o parte din cicluri.

Diferiți producători de cipuri calculează TDP diferit, astfel încât valoarea nu poate fi utilizată direct pentru a compara consumul de energie al procesoarelor. Chestia este că diferite procesoare au o limită de temperatură. Dacă pentru unele procesoare temperatura de 100°C este critică, atunci pentru altele poate fi de doar 60°C. Pentru răcirea celui de-al doilea, va fi necesar un sistem de răcire mai eficient, deoarece cu cât temperatura radiatorului este mai mare, cu atât mai activ disipează căldura. Cu alte cuvinte, la o putere constantă a procesorului, atunci când se utilizează sisteme de răcire cu performanțe diferite, doar temperatura rezultată a cristalului va diferi. Nu este niciodată sigur să spunem că un procesor cu un TDP de 100W consumă mai multă putere decât un procesor cu un TDP de 5W de la alt producător. Este un pic ciudat că TDP este adesea revendicat pentru o matriță care se întinde pe o întreagă familie de procesoare, indiferent de viteza de ceas a procesorului, modelele mai mici consumând de obicei mai puțină energie și disipând mai puțină căldură decât cele mai vechi.

De asemenea, unii experți descifrează acest termen ca un „pachet de proiectare termică” („pachet termic”) - proiectarea unui dispozitiv bazat pe o analiză a temperaturii structurii.

Clasificare pentru procesoare Intel

• X - TDP peste 75W
• E - TDP până la 45W
• T - TDP până la 35W
• P - TDP până la 25W
• L - TDP până la 17W
• U - TDP până la 10W
• SP - TDP până la 25W
• SL - TDP până la 17W
• SU - TDP până la 10W

• modele non-index - TDP 95 W
• K - TDP 95<Вт для 4-ядерных моделей (индекс “K” отображает наличие у процессора разблокированного множителя)
• S - TDP 65W pentru modele cu 4 nuclee
• T - TDP 45W pentru modelele cu 4 nuclee, 35W pentru modelele cu 2 nuclee

Clasificare pentru procesoarele AMD

• E - TDP până la 45W
• U - TDP până la 25W

ACP

Odată cu lansarea procesoarelor Opteron 3G din Barcelona, ​​AMD a introdus o nouă caracteristică de putere numită ACP ( Puterea medie a procesorului, „consum mediu de energie”) al procesoarelor noi sub sarcină.

AMD va continua, de asemenea, să specifice nivelul maxim de consum de energie - TDP.

Note

Literatură

• Managementul energiei și termice în secțiunea procesorului Intel® Core™ Duo din Tehnologia Intel® Centrino® Duo Mobile (Volumul 10, Ediția 02, Publicat pe 15 mai 2006 ISSN 1535-864X DOI: 10.1535/itj.1002.03) .)

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „TDP” în alte dicționare:

TDP- poate însemna:* Telugu Desam Party, un partid politic regional din India * proiectul dreamscapes, excentric cvintet folkcore din Washington D.C. zona * Depolimerizare termică, un proces de transformare a biomasei în ulei * Puterea de proiectare termică, a… … Wikipedia

TDP- steht für: Telugu Desam Party, eine indische Partei Thermal Design Power, die typische Verlustleistung elektronischer Bauteile Thiamindiphosphat, ein Phosphatester des Thiamins Time Diffusion Synchronization Protocol, ein ... ... Deutsch Wikipedia

TDP- Programul de comerț și dezvoltare Dicționar scurt de termeni și abrevieri juridice (în cea mai mare parte americani) ... Dicționar de drept

TDP- Timidinfosfat... Universal-Lexikon

tdp- Mit Thermal Design Power (Abkürzung: TDP, gelegentlich auch falsch: Thermal Design Point) wird in der Elektronikindustrie ein typischer Wert für die Verlustleistung eines Prozessors oder ander elektronischer Bauteile bezeichnet, auf deren… … Deutsch Wikipedia