Récemment, la communauté des fans de l'auto-assemblage de PC est imprégnée du thème de la consommation d'énergie. Les derniers processeurs à huit cœurs d'Intel ont un
TDP de 95 watts, mais les utilisateurs observent comment ils consomment de 150 à 180 watts, ce qui n'a aucun sens. Dans ce guide, nous vous expliquerons pourquoi cela se produit et pourquoi cela cause tant de problèmes aux auteurs des revues de fer.
Qu'est-ce que le TDP (Thermal Design Power, Heat Sink Requirements)
Pour chaque processeur, Intel garantit une certaine fréquence de fonctionnement avec une certaine puissance, en ayant souvent en tête un certain refroidisseur. La plupart des gens assimilent le TDP à la consommation d'énergie maximale, étant donné que dans les calculs, la puissance thermique du processeur qui doit être dissipée est égale à la puissance qu'il consomme. Et généralement, TDP indique l'ampleur de cette puissance.
Mais, à proprement parler, TDP fait référence aux capacités de dissipation de puissance du refroidisseur. Le TDP est la plus petite fonction de refroidissement garantissant cette performance. Une partie de l'énergie est dissipée à travers le socket et la carte mère, ce qui signifie que la note plus froide peut être inférieure à TDP, mais dans la plupart des discussions, TDP et consommation d'énergie signifiaient généralement la même chose: la quantité d'énergie que le processeur consomme sous charge.
Dans le cadre du système TDP, vous pouvez l'installer dans le firmware. Si le processeur utilisait TDP comme limite de puissance maximale, alors nous verrions comment le même programme de mesure produit des graphiques similaires pour les processeurs haute puissance avec plusieurs cœurs.
Ces dernières années, Intel a utilisé une telle définition du TDP. Pour tout processeur donné, Intel a garanti la fréquence de fonctionnement (fréquence de base) pour une puissance spécifique - TDP. Cela signifie qu'un processeur de type 65 W Core i7-8700, avec une fréquence normale de 3,2 GHz et 4,7 GHz en
mode turbo , est garanti de consommer jusqu'à 65 W uniquement lorsqu'il fonctionne à une fréquence de 3,2 GHz. Intel ne garantit pas le fonctionnement efficace des 3,2 GHz et 65 watts ci-dessus.
En plus des indicateurs de base, Intel utilise également le mode turbo. Quelque chose comme le Core i7-8700 peut afficher en mode turbo 4,7 GHz, et en même temps consomme beaucoup plus d'énergie que le processeur fonctionnant à 3,2 GHz. Le mode turbo pour tous les cœurs du processeur Core i7-8700 fonctionne à une fréquence de 4,3 GHz - bien plus que les 3,2 GHz garantis. La situation est compliquée lorsque les modes turbo ne descendent pas à la fréquence de base. Autrement dit, si le processeur fonctionne avec un excès constant de TDP, le refroidisseur de 65 W que vous avez acheté (ou celui qui l'accompagnait) deviendra un goulot d'étranglement. Si vous avez besoin de plus de vitesse, vous devez jeter une telle glacière et prendre quelque chose de mieux.
Cependant, le fabricant ne vous le dit pas. Si le refroidissement pour les modes turbo n'est pas suffisant et que le processeur atteint le plafond de température, la plupart des processeurs modernes passeront en mode de limitation de puissance, réduisant la vitesse afin de rester dans la consommation d'énergie spécifiée. Et par conséquent, un processeur rapide n'atteint pas ses limites.
Donc, TDP ne veut rien dire? Pourquoi est-ce devenu un problème en ce moment?
Au cours de la dernière décennie, la méthodologie d'utilisation du terme TDP n'a pas changé, mais les transformateurs ont commencé à utiliser leur budget énergétique d'une manière différente. L'apparition récente de processeurs grand public à six et huit cœurs avec des fréquences supérieures à 4 GHz signifie que les nouveaux processeurs à forte charge dépassent le TDP déclaré. Dans le passé, nous avons vu comment les processeurs quadricœurs d'une puissance nominale de 95 watts n'utilisaient que 50 watts même à pleine charge en mode turbo. Et si nous ajoutons des noyaux et que nous ne modifions pas la désignation TDP sur le package, alors quelque chose devrait changer.
Numéros secrets qui ne figurent pas sur l'emballage
Au sein de chaque processeur, Intel détermine plusieurs niveaux d'énergie en fonction des capacités et des modes de fonctionnement attendus. Cependant, tous ces niveaux d'énergie et fonctionnalités peuvent être ajustés au niveau du micrologiciel, à la suite de quoi les OEM décident comment ces processeurs fonctionnent dans leur système. Par conséquent, la valeur de la consommation d'énergie du processeur dans le système est un indicateur très vague.
Pour plus de simplicité, vous pouvez suivre trois valeurs importantes. Intel les appelle PL1 (niveau d'énergie 1), PL2 (niveau d'énergie 2) et T (Tau).
PL1 est la consommation d'énergie uniforme attendue effective à long terme. En fait, PL1 est généralement défini comme un processeur TDP. Autrement dit, si le TDP est de 80 watts, alors PL1 est de 80 watts.
PL2 - Consommation d'énergie maximale du processeur à court terme. Cette valeur est supérieure à PL1, et le processeur passe dans cet état sous charge, ce qui lui permet d'utiliser des modes turbo jusqu'à la valeur maximale de PL2. Cela signifie que si Intel a identifié plusieurs modes turbo pour le processeur, ils ne fonctionneront que lorsque PL2 atteindra sa consommation électrique maximale. En mode PL1, le turbo ne fonctionne pas.
Tau est une variable temporaire. Il détermine combien de temps le processeur doit rester en mode PL2 avant de revenir à PL1. Tau est indépendant de la puissance et de la température du processeur (il est prévu que lorsque la limite de température est atteinte, un ensemble différent de valeurs de tension et de fréquence ultra-basses sera utilisé et le système PL1 / PL2 cessera de fonctionner).
Voici les définitions officielles d'Intel:
Analysons la situation d'une charge lourde sur le processeur.
Tout d'abord, il commence à fonctionner en mode PL2. Si la charge est à filetage unique, nous devons atteindre la valeur turbo supérieure, qui est indiquée dans la spécification. En règle générale, la consommation d'énergie d'un cœur ne se rapproche pas de la valeur PL2 de la puce entière. Si nous continuons à charger les cœurs, le processeur répondra en diminuant la fréquence du mode turbo conformément aux valeurs nucléaires déterminées par Intel. Si la consommation électrique du processeur atteint la valeur de PL2, alors sa fréquence est modifiée pour ne pas dépasser PL2.
Lorsque le système est soumis à une charge sévère pendant une longue période, «Tau» secondes, le micrologiciel doit basculer sur PL1 en tant que nouvelle limite de puissance. Les tables turbo ne sont plus utilisées - elles ne fonctionnent qu'avec le mode PL2.
Si la consommation dépasse PL1, la fréquence et la tension sont modifiées pour que la consommation d'énergie reste dans ces limites. C'est-à-dire que le processeur dans son ensemble réduit la fréquence de l'état PL2 à l'état PL1 pour la durée de fonctionnement sous charge. Cela signifie que la température du processeur devrait diminuer, ce qui devrait augmenter la durée de vie du processeur.
Le mode PL1 fonctionne jusqu'à ce que la charge disparaisse et que le noyau passe dans un état d'inactivité pendant un certain temps (généralement jusqu'à 5 secondes). Après cela, le mode PL2 peut à nouveau être activé quand une autre charge lourde apparaît.
Voici quelques exemples de quantités - Intel répertorie plusieurs options dans les spécifications de divers processeurs. Pour un exemple, j'ai pris le Core i7-8700K. Ce qui suit est vrai pour ce processus:
PL1 = TDP = 95
PL2 = TDP * 1.25 = 118.75
Tau = 8
Dans ce cas, le système devrait pouvoir accélérer à 119 watts pendant huit secondes, puis revenir à 95 watts. C'est ainsi que plusieurs générations de processeurs Intel ont fonctionné pendant de nombreuses générations, et pour la plupart, cela n'avait pas beaucoup d'importance, car la consommation d'énergie du processeur s'avérait souvent bien inférieure à la valeur de PL1 même à pleine charge.
Cependant, toutes ces absurdités commencent lorsque les fabricants de cartes mères entrent en jeu, car PL1, PL2 et Tau peuvent être configurés dans le firmware. Par exemple, dans le graphique ci-dessus, vous pouvez supprimer les restrictions de PL2 et affecter PL1 à 165 W et 95 W.
Monde de nombres aléatoires
Je parlerai principalement de l'électronique grand public. Souvent, PL1, PL2 et Tau sont soigneusement surveillés dans des conditions de refroidissement limitées telles que les ordinateurs portables ou les petits PC. Je connais plusieurs options de PC puissantes et en même temps élégantes, dans lesquelles PL2 était également assimilé à TDP afin que le processeur puisse légèrement accélérer, mais pas à un point tel que la charge d'un ou deux cœurs dépassait TDP.
Cependant, dans nos examens du CPU après la prolifération des processeurs à six cœurs, nous avons souvent commencé à voir des chiffres beaucoup plus importants que PL1 ou PL2, et cette consommation dure indéfiniment, sauf si elle dépasse les limites de température. Pourquoi cela se produit-il?
Dans tout BIOS moderne, en particulier les principaux fabricants de cartes mères, il y aura des paramètres pour limiter la puissance (à court terme et à long terme) et la durée. Dans la plupart des cas, par défaut, l'utilisateur ne sait pas sur quelle valeur ils sont définis, car Auto y sera écrit, qui est un symbole de code pour "nous savons quelle valeur leur attribuer, ne vous inquiétez pas". Les fabricants écriront les valeurs en mémoire et les utiliseront, mais l'utilisateur ne verra que Auto. Par conséquent, vous pouvez affecter PL2 à 4096 W et rendre Tau très grand, par exemple 65535 ou -1 (infini - dépend de la variante du BIOS). Cela signifie que le CPU fonctionnera en mode turbo sans interruption jusqu'à ce qu'il dépasse les limites de température.
Pourquoi les fabricants font-ils cela? Il peut y avoir de nombreuses raisons à cela, bien que les raisons spécifiques à des fabricants spécifiques puissent varier.
Tout d'abord, cela signifie que l'utilisateur peut maintenir le mode turbo en permanence, et chaque cœur fonctionnera en mode turbo chaque seconde. Les mesures de performances atteindront le paradis, dans les avis ou lorsque les utilisateurs sont mesurés par des indicateurs, tout semble parfait,
Deuxièmement, des produits à cet effet sont en cours de développement. Intel, à chaque lancement, détermine souvent par défaut les spécifications de la carte mère (ils avaient même leurs propres cartes mères, qu'ils vendaient au détail), avec un certain nombre de phases d'alimentation et avec une durée de vie attendue. Les constructeurs peuvent évidemment mettre en œuvre leurs options: plus de phases de puissance, des phases plus puissantes, une alimentation spéciale pour améliorer le rendement, etc. Si leur carte peut supporter le mode turbo de tous les cœurs en continu, alors pourquoi pas?
Troisièmement, les fabricants de modèles de cartes mères plus chers savent que les amateurs utiliseront pour eux des systèmes de refroidissement améliorés. Si le processeur consomme plus de 160 watts et que l'utilisateur dispose d'un système de refroidissement décent, le mode turbo sur tous les cœurs améliorera l'impression du produit. Les normes Intel sont définies pour les refroidisseurs recommandés par l'entreprise.
Alors, comment est-il juste, à qui faire confiance, quelle est la différence?
Intel établit des normes pour ses pièces. PL1, PL2, Tau, diagramme de la carte mère, paramètres du firmware - pour tout, il existe des valeurs par défaut recommandées par Intel. Certains d'entre eux sont publics, par exemple ceux qu'Intel indique dans les documents, certains sont confidentiels (et Intel ne nous en parlera pas, peu importe comment nous le demandons). Cependant, ce sont toujours des valeurs recommandées. Et à la fin, les fabricants de cartes mères peuvent faire ce qu'ils veulent. Et ils le font.
Par conséquent, par exemple, il devient plus difficile pour moi de tester l'équipement. Différents utilisateurs voudront que nos paramètres soient:
1. Recommandé par Intel,
2. Comme hors de la boîte,
3. Tourné au maximum.
Et, bien sûr, les recommandations d'Intel donneront beaucoup moins d'indicateurs que hors de la boîte, et l'option «tournée au maximum» parle d'elle-même.
Il convient de noter que jusqu'à présent, dans tous les tests de tous les examens du processeur, le matériel était exécuté sur les paramètres «prêts à l'emploi» et non «recommandés par Intel».
Pour donner un peu de contexte sur les valeurs de mesure, nous avons utilisé un processeur puissant et
a obtenu les résultats suivants dans un test à pleine charge de 25 à 30 secondes:
| Anandtech | Pl2 | Tau | PL1 | Résultat |
|---|
| Illimité | 4096W | 999 | 4096W | 100% |
| Intel Spec, 165 W | 207W | 8s | 165W | 98% |
| Constante 165w | 165W | 1s | 165W | 94% |
| Intel Spec, 95 W | 118W | 8s | 95W | 84% |
| Constant 95w | 95W | 1s | 95W | 71% |
Récemment, il a été remarqué que certains fabricants de cartes mères modifient leur stratégie pour PL1 / PL2 / Tau, et réduiront la valeur Tau à quelque chose de raisonnable, comme 30 secondes. Lors de l'exécution de mesures de vitesse sur ces cartes mères, les utilisateurs obtiennent moins de résultats que d'habitude, bien que ces résultats soient plus proches des spécifications Intel.
Le fait est que lorsque la carte mère est définie sur Auto, le fabricant ne divulgue généralement pas la valeur exacte de cette valeur. Par conséquent, il est très difficile de décrire le fonctionnement d'un tel équipement. Et ces valeurs peuvent varier en fonction du processeur installé.
Nous effectuons généralement des tests avec les paramètres hors de la boîte, à l'exception de la mémoire avec laquelle nous utilisons les valeurs recommandées par le fabricant. Nous pensons que c'est la façon la plus honnête de dire aux lecteurs à quelle vitesse ils peuvent compter lorsque pratiquement aucun paramètre n'a changé. En réalité, cela signifie généralement que PL2 est réglé sur une valeur très élevée et Tau sur très longue. Nous rencontrons constamment le mode turbo tandis que la température reste dans les limites définies.
La situation actuelle et que pouvons-nous en faire?
J'ai longtemps voulu écrire un article similaire, au moins depuis le lancement de Kaby Lake. La plupart des processeurs des cartes mères grand public fonctionnent avec un PL2 illimité, ce qui était considéré comme normal pendant des années. Et ce n'est qu'en testant le Core i9-9900K que nous avons commencé à remarquer quelque chose d'étrange. Dans notre article de la semaine dernière sur le nouveau Xeon E, il est dit que notre carte mère Supermicro suit littéralement les recommandations d'Intel. Il peut sembler évident qu'une carte plus commerciale / serveur suivra les spécifications d'Intel, mais j'ai personnellement vu cela pour la première fois. De toute évidence, les conseils de consommation selon ces spécifications ne fonctionnent pas et ne fonctionnent pas. Je dirais que les résultats des tests Intel (et les résultats des processeurs Intel Intel d'AMD) sur les cartes mères grand public ne répondent pas non plus aux spécifications Intel.
Alors qu'est-ce qu'on fait avec ça? Je dirais qu'Intel doit placer deux désignations de puissance sur les boîtiers:
- Pic TDP pour PL2
- TDP à long terme pour PL1.
De cette façon, Intel et d'autres pourront expliquer la consommation de pointe et la fréquence de base.
Si les utilisateurs souhaitent que les cartes mères grand public changent, ce sera plus difficile à faire. Tous les fabricants veulent prendre de l'avance les uns sur les autres, nous sommes donc confrontés à des choses telles que l'option Multi-Core Turbo, activée par défaut. Les fabricants préfèrent le chemin "PL2 illimité", car cela leur permet de grimper au sommet des graphiques de performances. Mais les ordinateurs portables avec des capacités de refroidissement limitées ont souvent leurs propres options PL1, PL2 et Tau, et souvent ils correspondent strictement à ces paramètres.
La question est de savoir quelle est l'importance des spécifications Intel pour les processeurs de bureau Intel? Si nous devons suivre ces recommandations littéralement, peut-être que nous prendrons une autre mesure et n'utiliserons que des refroidisseurs de stock?