لماذا تستهلك معالجات Intel أكثر مما هو متوقع: متطلبات المشتت الحراري ووضع التربو

في الآونة الأخيرة ، يتغلغل مجتمع محبي التجميع الذاتي لأجهزة الكمبيوتر مع موضوع استهلاك الطاقة. أحدث معالجات Intel الثماني النواة لديها TDP من 95 وات ، لكن المستخدمين يلاحظون كيف يستهلكون 150-180 واط ، وهذا لا معنى له. في هذا الدليل ، سنشرح لك سبب حدوث ذلك ولماذا يسبب الكثير من المشاكل لمؤلفي مراجعات الحديد.

ما هو TDP (طاقة التصميم الحراري ، متطلبات المشتت الحراري)

لكل معالج ، تضمن Intel تردد تشغيل معينًا بقوة معينة ، مع مراعاة مبرد معين في كثير من الأحيان. معظم الناس يساويون TDP مع أقصى استهلاك للطاقة ، بالنظر إلى أنه في الحسابات ، تكون الطاقة الحرارية للمعالج الذي يحتاج إلى تبديده مساوية للطاقة التي يستهلكها. وعادة ما يشير TDP إلى حجم هذه القوة.

ولكن ، بشكل دقيق ، يشير TDP إلى قدرات تبديد طاقة المبرد. TDP هي أصغر ميزة برودة تضمن هذا الأداء. يتم تبديد جزء من الطاقة من خلال المقبس واللوحة الأم ، مما يعني أن تصنيف المبرد قد يكون أقل من TDP ، ولكن في معظم المناقشات ، عادة ما يعني TDP واستهلاك الطاقة الشيء نفسه: مقدار الطاقة التي يستهلكها المعالج تحت الحمل.



كجزء من نظام TDP ، يمكنك تثبيته في البرنامج الثابت. إذا كان المعالج يستخدم TDP كحد أقصى للطاقة ، فسنرى كيف ينتج برنامج القياس نفسه رسومات مشابهة للمعالجات عالية الطاقة ذات النوى المتعددة.

في السنوات الأخيرة ، استخدمت Intel هذا التعريف فقط لـ TDP. لأي معالج معين ، تضمن Intel تردد التشغيل (التردد الأساسي) لطاقة معينة - TDP. وهذا يعني أن معالجًا من النوع 65 W Core i7-8700 بتردد عادي 3.2 جيجا هرتز و 4.7 جيجا هرتز في وضع التربو مضمون لاستهلاك حتى 65 واط فقط عند العمل بتردد 3.2 جيجا هرتز. لا تضمن Intel التشغيل الفعال للشبكة المذكورة أعلاه 3.2 جيجا هرتز و 65 واط.

بالإضافة إلى المؤشرات الأساسية ، تستخدم Intel أيضًا وضع التربو. يمكن أن يظهر شيء مثل Core i7-8700 في وضع التوربو 4.7 جيجا هرتز ، وفي نفس الوقت يستهلك طاقة أكثر بكثير من المعالج الذي يعمل بسرعة 3.2 جيجا هرتز. يعمل وضع التربو لجميع النوى على معالج Core i7-8700 بتردد 4.3 جيجا هرتز - أكثر بكثير من 3.2 جيجا هرتز المضمونة. الوضع معقد عندما لا تنخفض أوضاع التوربو إلى التردد الأساسي. أي إذا كان المعالج يعمل مع زيادة ثابتة في TDP ، فإن المبرد 65 واط الذي اشتريته (أو الذي جاء معه) سيصبح عنق الزجاجة. إذا كنت بحاجة إلى المزيد من السرعة ، فأنت بحاجة إلى التخلص من مثل هذا المبرد واتخاذ شيء أفضل.

ومع ذلك ، لا تخبرك الشركة المصنعة بذلك. إذا لم يكن التبريد لأوضاع التوربو كافيًا ، ووصل المعالج إلى سقف درجة الحرارة ، فستتحول معظم المعالجات الحديثة إلى وضع تحديد الطاقة ، مما يقلل السرعة من أجل البقاء ضمن استهلاك الطاقة المحدد. ونتيجة لذلك ، لا يصل المعالج السريع إلى حدوده.

إذن TDP لا يعني أي شيء؟ لماذا أصبحت هذه مشكلة للتو؟

على مدى العقد الماضي ، لم تتغير منهجية استخدام مصطلح TDP ، لكن المعالجات بدأت في استخدام ميزانيتها للطاقة بطريقة مختلفة. إن ظهور معالجات المستهلكين ذات النوى ستة وثمانية النواة مؤخرًا بترددات أعلى من 4 جيجاهرتز يعني أن المعالجات الجديدة ذات الحمل العالي تتجاوز TDP المعلن. في الماضي ، رأينا كيف أن المعالجات رباعية النوى ذات التصنيف المحدد لـ 95 واط تستخدم فقط 50 واط حتى تحت الحمل الكامل في وضع التربو. وإذا أضفنا نواة ، ولم نغير تسمية TDP على العبوة ، فيجب أن يتغير شيء ما.

الأرقام السرية غير الموجودة على العبوة

داخل كل معالج ، تحدد Intel العديد من مستويات الطاقة بناءً على القدرات وأنماط التشغيل المتوقعة. ومع ذلك ، يمكن تعديل جميع مستويات الطاقة والميزات هذه على مستوى البرامج الثابتة ، ونتيجة لذلك تقرر الشركات المصنعة للمعدات الأصلية كيفية عمل هذه المعالجات في نظامها. ونتيجة لذلك ، فإن قيمة استهلاك الطاقة من قبل المعالج في النظام هي مؤشر غامض للغاية.

من أجل البساطة ، يمكنك اتباع ثلاث قيم مهمة. تطلق عليها Intel اسم PL1 (مستوى الطاقة 1) و PL2 (مستوى الطاقة 2) و T (Tau).



PL1 هو استهلاك الطاقة المتوقع الفعال الفعال على المدى الطويل. في الواقع ، يتم تعريف PL1 عادةً كمعالج TDP. أي إذا كان TDP 80 وات ، فإن PL1 هو 80 واط.

PL2 - الحد الأقصى لاستهلاك طاقة المعالج على المدى القصير. هذه القيمة أعلى من PL1 ، ويدخل المعالج في هذه الحالة تحت الحمل ، مما يسمح له باستخدام أوضاع توربو تصل إلى أقصى قيمة لـ PL2. هذا يعني أنه إذا حددت Intel عدة أوضاع توربو للمعالج ، فإنها ستعمل فقط عندما يصل PL2 إلى أقصى استهلاك للطاقة. في وضع PL1 ، لا يعمل التوربو.

تاو متغير مؤقت. يحدد المدة التي يجب أن يبقى فيها المعالج في وضع PL2 قبل التراجع إلى PL1. Tau مستقل عن قوة ودرجة حرارة المعالج (من المتوقع أنه عند الوصول إلى حد درجة الحرارة ، سيتم استخدام مجموعة مختلفة من قيم الجهد والتردد المنخفضة للغاية ، وسيتوقف نظام PL1 / PL2 عن العمل).

فيما يلي التعريفات الرسمية من Intel:



دعونا نحلل حالة الحمل الثقيل على المعالج.

أولاً ، يبدأ العمل في وضع PL2. إذا كان الحمل مترابطًا واحدًا ، فيجب أن نصل إلى قيمة التوربو العليا ، الموضحة في المواصفات. عادة ، لا يقترب استهلاك الطاقة من قلب واحد من قيمة PL2 للرقاقة بأكملها. إذا واصلنا تحميل النوى ، فسوف يستجيب المعالج من خلال تقليل تردد وضع التربو وفقًا للقيم النووية التي تحددها Intel. إذا وصل استهلاك الطاقة للمعالج إلى قيمة PL2 ، فسيتم تغيير تردده حتى لا يتجاوز PL2.

عندما يكون النظام تحت حمولة شديدة لفترة طويلة من الزمن ، "Tau" ثانية ، يجب أن يتحول البرنامج الثابت إلى PL1 كحد جديد للطاقة. لم تعد جداول Turbo مستخدمة - فهي تعمل فقط مع وضع PL2.

إذا تجاوز الاستهلاك PL1 ، يتم تغيير التردد والجهد بحيث يبقى استهلاك الطاقة ضمن هذه الحدود. أي أن المعالج ككل يقلل من التردد من الحالة PL2 إلى الحالة PL1 طوال مدة التشغيل تحت الحمل. هذا يعني أن درجة حرارة المعالج يجب أن تنخفض ، وهذا من شأنه أن يزيد من عمر المعالج.

يعمل وضع PL1 حتى يختفي الحمل وتتحول النواة إلى حالة من عدم النشاط لفترة معينة من الوقت (عادةً ما يصل إلى 5 ثوانٍ). بعد ذلك ، يمكن تشغيل وضع PL2 مرة أخرى عند ظهور حمولة ثقيلة أخرى.

فيما يلي بعض الأمثلة على الكميات - تسرد Intel العديد من الخيارات في مواصفات المعالجات المختلفة. كمثال أخذت كور i7-8700K. ما يلي صحيح لهذه العملية:

PL1 = TDP = 95
PL2 = TDP * 1.25 = 118.75
Tau = 8



في هذه الحالة ، يجب أن يكون النظام قادرًا على التسريع إلى 119 واط لمدة ثماني ثوانٍ ، ثم يعود مرة أخرى إلى 95 واط. تعمل عدة أجيال من معالجات Intel على هذا النحو في الغالب ، وفي الغالب لم يكن الأمر مهمًا ، حيث غالبًا ما اتضح أن استهلاك طاقة المعالج غالبًا أقل بكثير من قيمة PL1 حتى تحت الحمل الكامل.



ومع ذلك ، يبدأ كل هذا الهراء عندما يبدأ مصنعو اللوحات الأم في اللعب ، حيث يمكن تكوين PL1 و PL2 و Tau في البرامج الثابتة. على سبيل المثال ، في الرسم البياني أعلاه ، يمكنك إزالة القيود من PL2 ، وتعيين PL1 إلى 165 واط و 95 واط.

عالم الأرقام العشوائية

سأتحدث بشكل رئيسي عن الالكترونيات الاستهلاكية. غالبًا ما تتم مراقبة PL1 و PL2 و Tau بعناية في ظروف التبريد المحدودة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر الصغيرة. أنا على دراية بالعديد من خيارات الكمبيوتر القوية والأنيقة في نفس الوقت ، حيث كان PL2 معادلًا أيضًا لـ TDP بحيث يمكن للمعالج أن يتسارع قليلاً ، ولكن ليس إلى حد أن حمل واحد أو اثنين من النوى تجاوز TDP.

ومع ذلك ، في مراجعاتنا لوحدة المعالجة المركزية بعد انتشار المعالجات الستة الأساسية ، غالبًا ما بدأنا نرى أرقامًا أكبر بكثير من PL1 أو PL2 ، ويستمر هذا الاستهلاك إلى أجل غير مسمى ، ما لم يتجاوز حدود درجة الحرارة. لماذا يحدث هذا؟

في أي BIOS حديث ، خاصةً الشركات المصنعة الرئيسية للوحة الأم ، ستكون هناك إعدادات للحد من الطاقة (قصيرة وطويلة الأجل) والمدة. في معظم الحالات ، بشكل افتراضي ، لا يعرف المستخدم القيمة التي يتم تعيينها لها ، لأن Auto سيتم كتابتها هناك ، وهو رمز رمز لـ "نحن نعرف القيمة التي يجب تعيينها لهم ، لا تقلق". سيكتب المصنعون القيم في الذاكرة وسيستخدمونها ، لكن المستخدم سيشاهد "تلقائي" فقط. ونتيجة لذلك ، يمكنك تعيين PL2 إلى 4096 واط وجعل Tau كبيرًا جدًا ، على سبيل المثال ، 65535 ، أو -1 (اللانهاية - يعتمد على متغير BIOS). وهذا يعني أن وحدة المعالجة المركزية ستعمل في وضع توربو دون انقطاع حتى تتجاوز حدود درجة الحرارة.



لماذا يفعل المصنعون ذلك؟ يمكن أن يكون هناك العديد من الأسباب لذلك ، على الرغم من أن الأسباب المحددة لمصنعين محددين قد تختلف.

أولاً ، هذا يعني أنه يمكن للمستخدم الحفاظ على وضع التربو باستمرار ، وسيعمل كل قلب في وضع التربو كل ثانية. ستصل قياسات الأداء إلى الجنة ، في المراجعات ، أو عندما يقاس المستخدمون بالمؤشرات ، يبدو كل شيء رائعًا ،

ثانيًا ، يتم تطوير منتجات لهذا. غالبًا ما تحدد Intel مع كل إطلاق مواصفات اللوحة الأم افتراضيًا (حتى أنها كانت تمتلك لوحاتها الأم الخاصة ، والتي تم بيعها في البيع بالتجزئة) ، مع عدد معين من مراحل الطاقة وعمر متوقع. من الواضح أن الشركات المصنعة يمكنها تنفيذ خياراتها: المزيد من مراحل الطاقة ، ومراحل أكثر قوة ، ومصدر طاقة خاص لتحسين الكفاءة ، وما إلى ذلك. إذا كان بإمكان لوحهم دعم وضع التربو لجميع النوى بشكل مستمر ، فلماذا لا؟

ثالثًا ، يعرف مصنعو طرازات اللوحات الأم الأكثر تكلفة أن المتحمسين سيستخدمون أنظمة تبريد محسنة لهم. إذا كان المعالج يستهلك أكثر من 160 وات ، وكان لدى المستخدم نظام تبريد لائق ، فإن وضع التوربو على جميع النوى سيحسن من انطباع المنتج. يتم تحديد معايير Intel للمبردات التي توصي بها الشركة.

فكيف يصح ، من يثق ، ما الفرق؟

تضع Intel معايير لأجزائها. PL1 و PL2 و Tau ومخطط اللوحة الأم وإعدادات البرامج الثابتة - لكل شيء هناك قيم افتراضية توصي بها Intel. بعضها عام ، على سبيل المثال ، تلك التي تشير إليها Intel في المستندات ، وبعضها سري (ولن تخبرنا Intel عنها ، بغض النظر عن الطريقة التي نطلبها). ومع ذلك ، لا تزال هذه القيم الموصى بها. وفي النهاية ، يمكن لمصنعي اللوحات الأم القيام بكل ما يحلو لهم. ويفعلون ذلك.

ونتيجة لذلك ، على سبيل المثال ، يصبح من الصعب علي اختبار المعدات. سيرغب المستخدمون المختلفون في أن تكون إعداداتنا:
1. تم ترشيحها بواسطة Intel ،
2. مثل خارج الصندوق ،
3. تحولت إلى أقصى حد.

وبالطبع ، ستعطي توصيات إنتل مؤشرات أقل بكثير من خارج الصندوق ، والخيار "تحول إلى أقصى حد" يتحدث عن نفسه.

تجدر الإشارة إلى أنه حتى الآن ، في جميع الاختبارات في جميع مراجعات وحدة المعالجة المركزية ، تم تشغيل الجهاز على الإعدادات "خارج الصندوق" ، وليس "موصى به من قبل Intel".

لإعطاء بعض السياق حول قيم القياس ، استخدمنا وحدة معالجة مركزية قوية و
حصلت على النتائج التالية في اختبار حمولة كاملة 25-30 ثانية:

Anandtech	بل 2	تاو	PL1	النتيجة
غير محدود	4096 واط	999s	4096 واط	100٪
مواصفات Intel ، 165 واط	207 واط	8 ث	165 واط	98٪
ثابت 165 واط	165 واط	1 ثانية	165 واط	94٪
مواصفات Intel ، 95 وات	118 واط	8 ث	95 واط	84٪
95 واط ثابت	95 واط	1 ثانية	95 واط	71٪

في الآونة الأخيرة ، لوحظ أن بعض الشركات المصنعة للوحات الأم تغير إستراتيجيتها لـ PL1 / PL2 / Tau ، وستخفض قيمة Tau إلى شيء معقول ، مثل 30 ثانية. عند تشغيل قياسات السرعة على هذه اللوحات الأم ، يحصل المستخدمون على نتائج أقل من المعتاد ، على الرغم من أن هذه النتائج أقرب إلى مواصفات Intel.

والحقيقة هي أنه عندما يتم تعيين اللوحة الأم على تلقائي ، فإن الشركة المصنعة عادة لا تكشف عن القيمة الدقيقة لهذه القيمة. ونتيجة لذلك ، من الصعب للغاية وصف تشغيل هذه المعدات. وقد تختلف هذه القيم اعتمادًا على المعالج المثبت.

نجري عادةً اختبارات مع الإعدادات خارج الصندوق ، باستثناء الذاكرة التي نستخدم بها القيم الموصى بها من قبل الشركة المصنعة. نعتقد أن هذه هي الطريقة الأكثر صدقًا لإخبار القراء بالسرعة التي يمكنهم الاعتماد عليها عندما لا تتغير أي إعدادات تقريبًا. في الواقع ، هذا يعني عادة أن PL2 مضبوط على قيمة كبيرة جدًا ، وأن Tau طويل جدًا. نواجه باستمرار وضع توربو بينما تبقى درجة الحرارة ضمن الحدود المحددة.

الوضع الحالي وماذا نفعل به

لطالما أردت كتابة مقال مماثل ، على الأقل منذ إطلاق بحيرة كابي. تعمل معظم المعالجات في اللوحات الأم المستهلكة مع PL2 غير محدود ، وقد اعتبر هذا الأمر طبيعيًا لسنوات. وفقط من خلال اختبار Core i9-9900K ، بدأنا في ملاحظة شيء غريب. في مقالنا الأسبوع الماضي حول Xeon E الجديد ، تقول أن اللوحة الأم Supermicro الخاصة بنا تتبع حرفياً توصيات Intel. قد يبدو من الواضح أن لوحة تجارية / خادم أكثر ستتبع مواصفات Intel ، لكني رأيت ذلك شخصيًا للمرة الأولى. من الواضح أن مجالس المستهلك بهذه المواصفات لا تعمل ، ولم تنجح. أود أن أقول إن نتائج اختبار Intel الخاصة (ونتائج اختبار معالجات Intel Intel من AMD) على اللوحات الأم للمستهلكين لا تتوافق أيضًا مع مواصفات Intel.

إذن ماذا نفعل بهذا؟ أود أن أقول إن Intel بحاجة إلى وضع تسميتين للطاقة على الصناديق:

• ذروة TDP لـ PL2
• TDP على المدى الطويل لـ PL1.

وبهذه الطريقة ، ستكون Intel وغيرها قادرة على شرح ذروة الاستهلاك والتردد الأساسي.

إذا كان المستخدمون يريدون تغيير اللوحات الأم للمستهلكين ، فسيكون ذلك أصعب. تريد جميع الشركات المصنعة أن تتقدم على بعضها البعض ، لذلك نواجه أشياء مثل خيار Multi-Core Turbo ، الذي يتم تمكينه افتراضيًا. يفضل المصنعون مسار "PL2 غير المحدود" ، حيث يتيح لهم ذلك الصعود إلى قمة مخططات الأداء. لكن أجهزة الكمبيوتر المحمولة ذات قدرات التبريد المحدودة غالبًا ما تحتوي على خياراتها الخاصة PL1 و PL2 و Tau ، وغالبًا ما تتوافق تمامًا مع هذه المعلمات.

السؤال هو ما مدى أهمية مواصفات Intel لمعالجات Intel المكتبية؟ إذا كنا بحاجة إلى اتباع هذه التوصيات حرفيًا ، فربما نتخذ خطوة أخرى ونستخدم مبردات المخزون فقط؟