Recientemente, la comunidad de fanáticos del autoensamblaje de PC está impregnada del tema del consumo de energía. Los últimos procesadores de ocho núcleos de Intel tienen un
TDP de 95 vatios, pero los usuarios observan cómo consumen 150-180 vatios, lo que no tiene sentido. En esta guía, le explicaremos por qué sucede esto y por qué causa tantos problemas a los autores de las revisiones de hierro.
¿Qué es el TDP?
Para cada procesador, Intel garantiza una cierta frecuencia de funcionamiento con una cierta potencia, a menudo teniendo en cuenta un cierto enfriador. La mayoría de las personas equiparan el TDP con el consumo máximo de energía, dado que en los cálculos la potencia térmica del procesador que necesita ser disipada es igual a la potencia que consume. Y generalmente TDP indica la magnitud de este poder.
Pero, estrictamente hablando, TDP se refiere a las capacidades de disipación de energía del refrigerador. TDP es la característica de enfriador más pequeña que garantiza este rendimiento. Parte de la energía se disipa a través del zócalo y la placa base, lo que significa que la clasificación del enfriador puede ser inferior a TDP, pero en la mayoría de las discusiones, TDP y el consumo de energía generalmente significan lo mismo: cuánta energía consume el procesador bajo carga.
Como parte del sistema TDP, puede instalarlo en el firmware. Si el procesador usara TDP como límite de potencia máxima, entonces veríamos cómo el mismo programa de medición produce gráficos similares para procesadores de alta potencia con varios núcleos.
En los últimos años, Intel ha utilizado tal definición de TDP. Para cualquier procesador dado, Intel garantiza la frecuencia de funcionamiento (frecuencia base) para una potencia específica: TDP. Esto significa que se garantiza que un procesador del tipo 65 W Core i7-8700, con una frecuencia normal de 3.2 GHz y 4.7 GHz en
modo turbo , consuma hasta 65 W solo cuando funciona a una frecuencia de 3.2 GHz. Intel no garantiza el funcionamiento efectivo de los 3,2 GHz y 65 vatios anteriores.
Además de los indicadores básicos, Intel también utiliza el modo turbo. Algo así como el Core i7-8700 puede mostrar 4.7 GHz en modo turbo, mientras consume mucha más energía que un procesador de 3.2 GHz. El modo turbo para todos los núcleos del procesador Core i7-8700 funciona a una frecuencia de 4.3 GHz, mucho más que los 3.2 GHz garantizados. La situación se complica cuando los modos turbo no caen a la frecuencia base. Es decir, si el procesador funciona con un exceso constante de TDP, el refrigerador de 65 W que compró (o el que vino con él) se convertirá en un cuello de botella. Si necesita más velocidad, debe tirar un refrigerador así y tomar algo mejor.
Sin embargo, el fabricante no te dice esto. Si la refrigeración para los modos turbo no es suficiente y el procesador alcanza el límite de temperatura, la mayoría de los procesadores modernos cambiarán al modo de limitación de energía, reduciendo la velocidad para permanecer dentro del consumo de energía especificado. Y como resultado, un procesador rápido no alcanza sus límites.
¿Entonces TDP no significa nada? ¿Por qué esto se ha convertido en un problema ahora?
Durante la última década, la metodología para usar el término TDP no ha cambiado, pero los procesadores comenzaron a usar su presupuesto de energía de una manera diferente. La reciente aparición de procesadores de consumo de seis y ocho núcleos con frecuencias superiores a 4 GHz significa que los nuevos procesadores con alta carga superan el TDP declarado. En el pasado, vimos cómo los procesadores de cuatro núcleos con una clasificación designada de 95 vatios usaban solo 50 vatios incluso a plena carga en modo turbo. Y si agregamos núcleos y no cambiamos la designación de TDP en el paquete, entonces algo debería cambiar.
Números secretos que no están en el paquete
Dentro de cada procesador, Intel determina varios niveles de energía en función de las capacidades y los modos operativos esperados. Sin embargo, todos estos niveles y características de energía se pueden ajustar a nivel de firmware, como resultado de lo cual los OEM deciden cómo funcionan estos procesadores en su sistema. Como resultado, el valor del consumo de energía por parte del procesador en el sistema es un indicador muy vago.
Para simplificar, puede seguir tres valores importantes. Intel los llama PL1 (nivel de energía 1), PL2 (nivel de energía 2) y T (Tau).
PL1 es el consumo de energía esperado uniforme efectivo a largo plazo. De hecho, PL1 generalmente se define como un procesador TDP. Es decir, si el TDP es de 80 vatios, entonces PL1 es de 80 vatios.
PL2: consumo máximo de energía del procesador a corto plazo. Este valor es más alto que PL1, y el procesador entra en este estado bajo carga, lo que le permite usar modos turbo hasta el valor máximo de PL2. Esto significa que si Intel ha identificado varios modos turbo para el procesador, solo funcionarán cuando PL2 alcance su máximo consumo de energía. En modo PL1, el turbo no funciona.
Tau es una variable temporal. Determina cuánto tiempo debe permanecer el procesador en modo PL2 antes de volver a PL1. Tau es independiente de la potencia y la temperatura del procesador (se espera que cuando se alcance el límite de temperatura, se utilizará otro conjunto de valores de frecuencia y voltaje muy bajos, y el sistema PL1 / PL2 dejará de funcionar).
Aquí están las definiciones oficiales de Intel:
Analicemos la situación de una carga pesada en el procesador.
Primero, comienza a funcionar en modo PL2. Si la carga es de un solo hilo, debemos alcanzar el valor turbo superior, que se indica en la especificación. Por lo general, el consumo de energía de un núcleo no se acerca al valor PL2 de todo el chip. Si continuamos cargando los núcleos, el procesador responderá disminuyendo la frecuencia del modo turbo de acuerdo con los valores nucleares determinados por Intel. Si el consumo de energía del procesador alcanza el valor de PL2, entonces su frecuencia cambia para no ir más allá de PL2.
Cuando el sistema está bajo una carga severa durante un largo período de tiempo, "Tau" segundos, el firmware debe cambiar a PL1 como un nuevo límite de potencia. Las tablas turbo ya no se usan, solo funcionan con el modo PL2.
Si el consumo va más allá de PL1, entonces la frecuencia y el voltaje cambian para que el consumo de energía permanezca dentro de estos límites. Es decir, el procesador en su conjunto reduce la frecuencia del estado PL2 al estado PL1 durante la duración de la operación bajo carga. Esto significa que la temperatura del procesador debería disminuir, y esto debería aumentar la vida útil del procesador.
El modo PL1 funciona hasta que la carga desaparece y el núcleo pasa a un estado de inactividad durante un cierto período de tiempo (generalmente hasta 5 segundos). Después de eso, el modo PL2 puede activarse nuevamente cuando aparece otra carga pesada.
Aquí hay algunos ejemplos de cantidades: Intel enumera varias opciones en las especificaciones de varios procesadores. Por ejemplo, tomé Core i7-8700K. Lo siguiente es cierto para este proceso:
PL1 = TDP = 95
PL2 = TDP * 1.25 = 118.75
Tau = 8
En este caso, el sistema debería poder acelerar a 119 vatios durante ocho segundos y luego volver a retroceder a 95 vatios. Varias generaciones de procesadores Intel han estado trabajando así en su mayor parte, y en su mayor parte, realmente no importaba, ya que el consumo de energía del procesador a menudo resultó ser mucho más bajo que el valor de PL1 incluso a plena carga.
Sin embargo, todas estas tonterías comienzan cuando los fabricantes de placas base entran en juego, ya que PL1, PL2 y Tau se pueden configurar en el firmware. Por ejemplo, en el gráfico anterior, puede eliminar las restricciones de PL2 y asignar PL1 a 165 W y 95 W.
Mundo de números aleatorios
Hablaré principalmente sobre electrónica de consumo. A menudo, PL1, PL2 y Tau se controlan cuidadosamente en condiciones de enfriamiento limitado, como computadoras portátiles o PC pequeñas. Estoy familiarizado con varias opciones de PC potentes y al mismo tiempo elegantes, en las que PL2 también se equiparó con TDP para que el procesador pudiera acelerar ligeramente, pero no hasta el punto de que la carga de uno o dos núcleos fuera más allá de TDP.
Sin embargo, en nuestras revisiones de la CPU después de la proliferación de procesadores de seis núcleos, a menudo comenzamos a ver números mucho más grandes que PL1 o PL2, y este consumo dura indefinidamente, a menos que supere los límites de temperatura. ¿Por qué está pasando esto?
En cualquier BIOS moderno, especialmente los principales fabricantes de placas base, habrá configuraciones para limitar la potencia (a corto y largo plazo) y la duración. En la mayoría de los casos, por defecto, el usuario no sabe a qué valor está configurado, porque Auto se escribirá allí, que es un símbolo de código para "sabemos qué valor asignarles, no se preocupe". Los fabricantes escribirán los valores en la memoria y los usarán, pero el usuario solo verá Auto. Como resultado, puede asignar PL2 a 4096 W y hacer que Tau sea muy grande, por ejemplo, 65535 o -1 (infinito, depende de la variante de BIOS). Esto significa que la CPU funcionará en modo turbo sin interrupción hasta que exceda los límites de temperatura.
¿Por qué los fabricantes hacen esto? Puede haber muchas razones para esto, aunque las razones específicas para fabricantes específicos pueden variar.
En primer lugar, esto significa que el usuario puede mantener el modo turbo constantemente, y cada núcleo funcionará en modo turbo cada segundo. Las mediciones de rendimiento llegarán al cielo, en las revisiones, o cuando los usuarios se miden por indicadores, todo se ve muy bien,
En segundo lugar, se están desarrollando productos para esto. Intel a menudo con cada lanzamiento determina la especificación de la placa base de forma predeterminada (incluso tenían sus propias placas base, que vendían al por menor), con un cierto número de fases de alimentación y con una vida útil esperada. Los fabricantes, obviamente, pueden implementar sus opciones: más fases de potencia, fases más potentes, una fuente de alimentación especial para mejorar la eficiencia, etc. Si su placa puede soportar el modo turbo de todos los núcleos continuamente, ¿por qué no?
En tercer lugar, los fabricantes de modelos de placas base más caras saben que los entusiastas utilizarán sistemas de refrigeración mejorados para ellos. Si el procesador consume más de 160 vatios y el usuario tiene un sistema de enfriamiento decente, entonces el modo turbo en todos los núcleos mejorará la impresión del producto. Los estándares de Intel están definidos para los refrigeradores recomendados por la compañía.
Entonces, ¿cómo es correcto, en quién confiar, cuál es la diferencia?
Intel establece estándares para sus partes. PL1, PL2, Tau, diagrama de la placa base, configuración de firmware: para todo, hay valores predeterminados recomendados por Intel. Algunos de ellos son públicos, por ejemplo, aquellos que Intel indica en los documentos, otros son confidenciales (e Intel no nos informará sobre ellos, sin importar cómo lo solicitemos). Sin embargo, estos todavía son valores recomendados. Y al final, los fabricantes de placas base pueden hacer lo que quieran. Y ellos lo hacen.
Como resultado, por ejemplo, me resulta más difícil probar el equipo. Los diferentes usuarios querrán que nuestra configuración sea:
1. Recomendado por Intel,
2. Como fuera de la caja,
3. Convertido al máximo.
Y, por supuesto, las recomendaciones de Intel darán muchos menos indicadores que los listos para usar, y la opción "al máximo" habla por sí misma.
Vale la pena señalar que hasta ahora, en todas las pruebas en todas las revisiones de CPU, el hardware se ejecutó en la configuración "lista para usar", y no "recomendado por Intel".
Para dar un contexto sobre los valores de medición, utilizamos una CPU potente y
obtuve los siguientes resultados en una prueba de carga completa de 25-30 segundos:
| Anandtech | Pl2 | Tau | PL1 | Resultado |
|---|
| Ilimitado | 4096W | 999 | 4096W | 100% |
| Especificaciones Intel, 165W | 207W | 8s | 165W | 98% |
| 165w constante | 165W | 1s | 165W | 94% |
| Especificaciones Intel, 95W | 118W | 8s | 95W | 84% |
| 95w constante | 95W | 1s | 95W | 71% |
Recientemente, se ha notado que algunos fabricantes de placas base están cambiando su estrategia para PL1 / PL2 / Tau, y reducirán el valor de Tau a algo razonable, como 30 segundos. Al ejecutar mediciones de velocidad en dichas placas base, los usuarios obtienen menos resultados de lo habitual, aunque estos resultados están más cerca de las especificaciones de Intel.
El hecho es que cuando la placa base está configurada en Auto, el fabricante generalmente no revela el valor exacto de este valor. Como resultado, describir el funcionamiento de dicho equipo es muy difícil. Y estos valores pueden variar según el procesador instalado.
Por lo general, realizamos pruebas con la configuración lista para usar, con la excepción de la memoria con la que usamos los valores recomendados por el fabricante. Creemos que esta es la forma más honesta de decirle a los lectores con qué velocidad pueden contar cuando prácticamente no ha cambiado la configuración. En realidad, esto generalmente significa que PL2 se establece en un valor muy grande y Tau en un valor muy largo. Constantemente nos encontramos con el modo turbo mientras la temperatura permanece dentro de los límites establecidos.
La situación actual y qué podemos hacer con ella.
Hace tiempo que quería escribir un artículo similar, al menos desde el lanzamiento de Kaby Lake. La mayoría de los procesadores en placas base de consumo funcionan con PL2 ilimitado, y esto se consideró normal durante años. Y solo probando el Core i9-9900K comenzamos a notar algo extraño. En nuestro artículo de la semana pasada sobre el nuevo Xeon E, dice que nuestra placa base Supermicro sigue literalmente las recomendaciones de Intel. Puede parecer obvio que una placa más comercial / servidor seguirá las especificaciones de Intel, pero personalmente lo vi por primera vez. Obviamente, las placas de consumo según estas especificaciones no funcionan y no funcionaron. Diría que los resultados de las pruebas propias de Intel (y los resultados de las pruebas de los procesadores Intel Intel de AMD) en las placas base del consumidor tampoco cumplen con las especificaciones de Intel.
Entonces, ¿qué hacemos con esto? Diría que Intel necesita colocar dos designaciones de energía en las cajas:
- TDP pico para PL2
- TDP a largo plazo para PL1.
De esta manera, Intel y otros podrán explicar el consumo máximo y la frecuencia base.
Si los usuarios desean cambiar las placas base de los consumidores, será más difícil hacerlo. Todos los fabricantes quieren adelantarse entre sí, por lo que nos enfrentamos a cosas como la opción Multi-Core Turbo, habilitada de forma predeterminada. Los fabricantes prefieren el camino "ilimitado PL2", ya que esto les permite subir a la cima de las listas de rendimiento. Pero las computadoras portátiles con capacidades de enfriamiento limitadas a menudo tienen sus propias opciones PL1, PL2 y Tau, y a menudo se corresponden estrictamente con estos parámetros.
La pregunta es, ¿qué importancia tienen las especificaciones de Intel para los procesadores de escritorio Intel? Si necesitamos seguir estas recomendaciones literalmente, ¿tal vez daremos otro paso y usaremos solo refrigeradores de reserva?