इंटेल प्रोसेसर अपेक्षा से अधिक खपत क्यों करते हैं: हीट सिंक आवश्यकताएं और टर्बो मोड

हाल ही में, पीसी के स्वयं-विधानसभा के प्रशंसकों के समुदाय को ऊर्जा खपत के विषय के साथ अनुमति दी जाती है। इंटेल के नवीनतम आठ-कोर प्रोसेसर में 95 वाट का टीडीपी है , लेकिन उपयोगकर्ता उन्हें 150-180 वाट का उपभोग करते हुए देख रहे हैं, जिसका कोई मतलब नहीं है। इस गाइड में, हम आपको समझाएंगे कि ऐसा क्यों होता है और यह लोहे की समीक्षाओं के लेखकों के लिए इतनी समस्याएं क्यों पैदा करता है।

टीडीपी (थर्मल डिजाइन पावर, हीट सिंक आवश्यकताएं) क्या है

प्रत्येक प्रोसेसर के लिए, इंटेल एक निश्चित शक्ति के साथ एक निश्चित ऑपरेटिंग आवृत्ति की गारंटी देता है, अक्सर एक निश्चित कूलर को ध्यान में रखते हुए। अधिकांश लोग टीडीपी को अधिकतम बिजली की खपत के लिए समान करते हैं, यह देखते हुए कि गणना में प्रोसेसर की थर्मल पावर को विघटित करने की आवश्यकता होती है जो उस खपत के बराबर है। और आमतौर पर टीडीपी इस शक्ति के परिमाण को इंगित करता है।

लेकिन, कड़ाई से बोलते हुए, टीडीपी कूलर की बिजली अपव्यय क्षमताओं को संदर्भित करता है। TDP इस प्रदर्शन की गारंटी देने वाला सबसे छोटा कूलर है। सॉकेट और मदरबोर्ड के माध्यम से ऊर्जा का हिस्सा अलग हो जाता है, जिसका अर्थ है कि कूलर की रेटिंग टीडीपी से कम हो सकती है, लेकिन ज्यादातर चर्चाओं में, टीडीपी और बिजली की खपत का आमतौर पर एक ही मतलब होता था: प्रोसेसर लोड के तहत कितनी ऊर्जा का उपभोग करता है।



टीडीपी सिस्टम के भीतर, आप इसे फर्मवेयर में इंस्टॉल कर सकते हैं। यदि प्रोसेसर ने टीडीपी को अधिकतम शक्ति सीमा के रूप में उपयोग किया है, तो हम देखेंगे कि कैसे एक ही माप कार्यक्रम उच्च कोर के साथ उच्च शक्ति प्रोसेसर के लिए इसी तरह के ग्राफिक्स का उत्पादन करता है।

हाल के वर्षों में, इंटेल ने टीडीपी की ऐसी परिभाषा का उपयोग किया है। किसी भी दिए गए प्रोसेसर के लिए, इंटेल ने एक विशिष्ट शक्ति के लिए ऑपरेटिंग आवृत्ति (आधार आवृत्ति) की गारंटी दी - टीडीपी। इसका मतलब है कि 3.2 GHz की सामान्य आवृत्ति और टर्बो मोड में 4.7 GHz के साथ 65 W Core i7-8700 प्रकार का प्रोसेसर 3.2 GHz की आवृत्ति पर संचालित होने पर केवल 65 W तक की खपत की गारंटी है। इंटेल उपरोक्त 3.2 गीगाहर्ट्ज और 65 वाट के प्रभावी संचालन की गारंटी नहीं देता है।

बुनियादी संकेतकों के अलावा, इंटेल टर्बो मोड का भी उपयोग करता है। कोर i7-8700 जैसा कुछ टर्बो मोड 4.7 गीगाहर्ट्ज़ में दिखा सकता है, और साथ ही 3.2 गीगाहर्ट्ज़ पर चलने वाले प्रोसेसर की तुलना में अधिक ऊर्जा की खपत करता है। कोर i7-8700 प्रोसेसर पर सभी कोर के लिए टर्बो मोड 4.3 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर संचालित होता है - गारंटी 3.2 गीगाहर्ट्ज से बहुत अधिक। जब टर्बो मोड बेस फ़्रीक्वेंसी पर नहीं जाते हैं तो स्थिति जटिल होती है। यही है, अगर प्रोसेसर टीडीपी की लगातार अधिकता के साथ काम करता है, तो आपके द्वारा खरीदा गया 65 डब्ल्यू कूलर (या जो इसके साथ आया था) एक अड़चन बन जाएगा। यदि आपको अधिक गति की आवश्यकता है, तो आपको ऐसे कूलर को बाहर फेंकने और कुछ बेहतर करने की आवश्यकता है।

हालाँकि, निर्माता आपको यह नहीं बताता है। यदि टर्बो मोड के लिए कूलिंग पर्याप्त नहीं है, और प्रोसेसर तापमान सीमा तक पहुंचता है, तो अधिकांश आधुनिक प्रोसेसर पावर लिमिटेशन मोड पर स्विच करेंगे, ताकि निर्दिष्ट बिजली की खपत के भीतर रहने के लिए गति कम हो सके। और नतीजतन, एक तेज प्रोसेसर अपनी सीमा तक नहीं पहुंचता है।

तो टीडीपी का कोई मतलब नहीं है? यह सिर्फ एक समस्या क्यों बन गई है?

पिछले एक दशक में, टीडीपी शब्द का उपयोग करने की पद्धति नहीं बदली है, लेकिन प्रोसेसर ने अपने ऊर्जा बजट का एक अलग तरीके से उपयोग करना शुरू कर दिया। 4-गीगाहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्तियों वाले छह और आठ-कोर उपभोक्ता प्रोसेसर की हाल की उपस्थिति का मतलब है कि उच्च लोड वाले नए प्रोसेसर घोषित टीडीपी से अधिक हैं। अतीत में, हमने देखा कि 95 वाट की निर्दिष्ट रेटिंग वाले क्वाड-कोर प्रोसेसर टर्बो मोड में पूर्ण लोड के तहत भी केवल 50 वाट का उपयोग करते हैं। और अगर हम कर्नेल जोड़ते हैं, और हम पैकेज पर टीडीपी पदनाम को नहीं बदलते हैं, तो कुछ बदलना चाहिए।

गुप्त नंबर जो पैकेज पर नहीं हैं

प्रत्येक प्रोसेसर के भीतर, इंटेल क्षमताओं और अपेक्षित ऑपरेटिंग मोड के आधार पर कई ऊर्जा स्तर निर्धारित करता है। हालांकि, इन सभी ऊर्जा स्तरों और सुविधाओं को फर्मवेयर स्तर पर समायोजित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ओईएम तय करते हैं कि ये प्रोसेसर उनके सिस्टम में कैसे काम करते हैं। नतीजतन, सिस्टम में प्रोसेसर द्वारा ऊर्जा की खपत का मूल्य बहुत अस्पष्ट संकेतक है।

सादगी के लिए, आप तीन महत्वपूर्ण मूल्यों का पालन कर सकते हैं। इंटेल उन्हें पीएल 1 (ऊर्जा स्तर 1), पीएल 2 (ऊर्जा स्तर 2) और टी (ताऊ) कहता है।



PL1 लंबे समय में प्रभावी समान अपेक्षित ऊर्जा खपत है। वास्तव में, पीएल 1 को आमतौर पर टीडीपी प्रोसेसर के रूप में परिभाषित किया जाता है। यही है, अगर टीडीपी 80 वाट है, तो पीएल 1 80 वाट है।

पीएल 2 - अल्पकालिक अधिकतम प्रोसेसर बिजली की खपत। यह मान PL1 से अधिक है, और प्रोसेसर लोड के तहत इस स्थिति में चला जाता है, जो इसे PL2 के अधिकतम मूल्य तक टर्बो मोड का उपयोग करने की अनुमति देता है। इसका मतलब यह है कि अगर इंटेल ने प्रोसेसर के लिए कई टर्बो मोड की पहचान की है, तो वे केवल तभी काम करेंगे जब PL2 अपनी अधिकतम बिजली की खपत तक पहुंच जाए। PL1 मोड में, टर्बो काम नहीं करता है।

ताऊ एक अस्थायी चर है। यह निर्धारित करता है कि पीएल 1 में वापस आने से पहले पीएल 2 मोड में प्रोसेसर कितने समय तक रहना चाहिए। ताऊ प्रोसेसर की शक्ति और तापमान से स्वतंत्र है (यह उम्मीद की जाती है कि जब तापमान सीमा समाप्त हो जाती है, तो अल्ट्रा-लो वोल्टेज और आवृत्ति मूल्यों के एक अलग सेट का उपयोग किया जाएगा, और PL1 / PL2 सिस्टम काम करना बंद कर देगा)।

यहाँ इंटेल से आधिकारिक परिभाषाएँ दी गई हैं:



चलो प्रोसेसर पर भारी भार की स्थिति का विश्लेषण करते हैं।

सबसे पहले, यह पीएल 2 मोड में काम करना शुरू करता है। यदि लोड एकल-थ्रेडेड है, तो हमें ऊपरी टर्बो मान तक पहुंचना चाहिए, जो विनिर्देश में इंगित किया गया है। आमतौर पर, एक कोर की बिजली की खपत पूरी चिप के PL2 मूल्य के करीब नहीं आती है। अगर हम कोर को लोड करना जारी रखते हैं, तो प्रोसेसर इंटेल द्वारा निर्धारित परमाणु-आधारित मूल्यों के अनुसार टर्बो मोड आवृत्ति को कम करके जवाब देगा। यदि प्रोसेसर की बिजली की खपत पीएल 2 के मूल्य तक पहुंच जाती है, तो इसकी आवृत्ति को बदल दिया जाता है ताकि पीएल 2 से आगे नहीं बढ़ सके।

जब सिस्टम "ताउ" सेकंड की लंबी अवधि के लिए गंभीर भार के अधीन है, तो फर्मवेयर को पीएल 1 पर एक नई शक्ति सीमा के रूप में स्विच करना चाहिए। टर्बो तालिकाओं का अब उपयोग नहीं किया जाता है - वे केवल PL2 मोड के साथ काम करते हैं।

यदि खपत PL1 से आगे बढ़ जाती है, तो आवृत्ति और वोल्टेज को बदल दिया जाता है ताकि ऊर्जा की खपत इन सीमाओं के भीतर बनी रहे। यही है, एक पूरे के रूप में प्रोसेसर लोड के तहत ऑपरेशन की अवधि के लिए राज्य PL2 से राज्य PL1 की आवृत्ति को कम करता है। इसका मतलब है कि प्रोसेसर का तापमान कम होना चाहिए, और इससे प्रोसेसर का जीवनकाल बढ़ना चाहिए।

PL1 मोड तब तक काम करता है जब तक लोड गायब नहीं हो जाता है और कर्नेल एक निश्चित समय (आमतौर पर 5 सेकंड तक) निष्क्रियता की स्थिति में चला जाता है। उसके बाद, पीएल 2 मोड को फिर से चालू किया जा सकता है जब एक और भारी भार दिखाई देता है।

यहां मात्राओं के कुछ उदाहरण दिए गए हैं - इंटेल विभिन्न प्रोसेसर के विनिर्देशों में कई विकल्पों को सूचीबद्ध करता है। एक उदाहरण के लिए मैंने कोर i7-8700K लिया। इस प्रक्रिया के लिए निम्नलिखित सत्य है:

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



इस मामले में, सिस्टम को आठ सेकंड के लिए 119 वाट तक तेजी लाने में सक्षम होना चाहिए, और फिर 95 वाट पर वापस रोल करना चाहिए। इंटेल प्रोसेसर की कई पीढ़ियां इस तरह के अधिकांश भाग के लिए काम कर रही हैं, और अधिकांश भाग के लिए, यह वास्तव में मायने नहीं रखता है, क्योंकि प्रोसेसर की बिजली की खपत अक्सर पूर्ण लोड के तहत भी अक्सर पीएल 1 के मूल्य की तुलना में बहुत कम हो जाती है।



हालांकि, यह सभी बकवास तब शुरू होता है जब मदरबोर्ड निर्माता खेल में आते हैं, क्योंकि पीएल 1, पीएल 2 और ताऊ को फर्मवेयर में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ऊपर दिए गए ग्राफ़ में, आप PL2 से प्रतिबंध हटा सकते हैं, और PL1 को 165 W और 95 W को असाइन कर सकते हैं।

यादृच्छिक संख्याओं की दुनिया

मैं मुख्य रूप से उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के बारे में बात करूंगा। अक्सर पीएल 1, पीएल 2 और ताऊ को लैपटॉप या छोटे पीसी जैसे शीतलन-सीमित परिस्थितियों में सावधानी से देखा जाता है। मैं कई शक्तिशाली और एक ही समय में स्टाइलिश पीसी वेरिएंट से परिचित हूं, जिसमें पीएल 2 को भी टीडीपी के साथ बराबर किया गया था ताकि प्रोसेसर थोड़ा ओवरक्लॉक कर सके, लेकिन उस बिंदु पर नहीं जहां एक या दो कोर का लोड टीडीपी से आगे निकल गया।

हालांकि, छह-कोर प्रोसेसर के प्रसार के बाद सीपीयू की हमारी समीक्षाओं में, हम अक्सर पीएल 1 या पीएल 2 की तुलना में बहुत बड़ी संख्याओं को देखना शुरू कर देते हैं, और यह खपत अनिश्चित काल तक चलती है, जब तक कि यह तापमान सीमा से परे न हो जाए। ऐसा क्यों हो रहा है?

किसी भी आधुनिक BIOS में, विशेष रूप से मुख्य मदरबोर्ड निर्माता, शक्ति (अल्पकालिक और दीर्घकालिक) और अवधि को सीमित करने के लिए सेटिंग्स होंगे। ज्यादातर मामलों में, डिफ़ॉल्ट रूप से, उपयोगकर्ता को यह नहीं पता होता है कि वे किस मूल्य पर सेट हैं, क्योंकि ऑटो वहां लिखा जाएगा, जो "हमें पता है कि उन्हें क्या असाइन करना है, इसके लिए कोई कोड प्रतीक नहीं है, चिंता न करें।" निर्माता स्मृति में मान लिखेंगे और उनका उपयोग करेंगे, लेकिन उपयोगकर्ता केवल ऑटो को देखेगा। नतीजतन, आप PL2 को 4096 W पर असाइन कर सकते हैं और ताऊ को बहुत बड़ा बना सकते हैं, उदाहरण के लिए, 65535, या -1 (अनन्तता - BIOS संस्करण पर निर्भर करता है)। इसका मतलब है कि सीपीयू बिना किसी रुकावट के टर्बो मोड में काम करेगा, जब तक कि यह तापमान सीमा से अधिक न हो जाए।



निर्माता ऐसा क्यों करते हैं? इसके कई कारण हो सकते हैं, हालांकि विशिष्ट निर्माताओं के लिए विशिष्ट कारण भिन्न हो सकते हैं।

सबसे पहले, इसका मतलब है कि उपयोगकर्ता लगातार टर्बो मोड को बनाए रख सकता है, और प्रत्येक कोर हर सेकंड टर्बो मोड में काम करेगा। प्रदर्शन माप स्वर्ग तक पहुंच जाएगा, समीक्षाओं में, या जब उपयोगकर्ता संकेतक द्वारा मापा जाता है, तो सब कुछ बहुत अच्छा लगता है,

दूसरे, इसके लिए उत्पाद विकसित किए जा रहे हैं। प्रत्येक लॉन्च के साथ इंटेल अक्सर मदरबोर्ड के विनिर्देश को डिफ़ॉल्ट रूप से निर्धारित करता है (उनके पास अपनी स्वयं की मदरबोर्ड भी थी, जिसे उन्होंने खुदरा में बेचा था), एक निश्चित संख्या में बिजली चरणों के साथ और एक अपेक्षित जीवनकाल के साथ। निर्माता, स्पष्ट रूप से, अपने विकल्पों को लागू कर सकते हैं: अधिक शक्ति चरण, अधिक शक्तिशाली चरण, दक्षता में सुधार करने के लिए एक विशेष बिजली की आपूर्ति आदि। यदि उनका बोर्ड लगातार सभी कोर के टर्बो मोड का समर्थन कर सकता है, तो क्यों नहीं?

तीसरा, अधिक महंगे मदरबोर्ड मॉडल के निर्माता जानते हैं कि उत्साही उनके लिए बेहतर शीतलन प्रणाली का उपयोग करेंगे। यदि प्रोसेसर 160 वाट से अधिक की खपत करता है, और उपयोगकर्ता के पास एक अच्छा शीतलन प्रणाली है, तो सभी कोर पर टर्बो मोड उत्पाद की छाप में सुधार करेगा। कंपनी द्वारा अनुशंसित कूलर के लिए इंटेल मानकों को परिभाषित किया गया है।

तो यह कैसे सही है, किस पर भरोसा करें, क्या अंतर है?

इंटेल अपने भागों के लिए मानक निर्धारित करता है। PL1, PL2, ताऊ, मदरबोर्ड आरेख, फर्मवेयर सेटिंग्स - सब कुछ के लिए इंटेल द्वारा अनुशंसित डिफ़ॉल्ट मान हैं। उनमें से कुछ सार्वजनिक हैं, उदाहरण के लिए, जो इंटेल दस्तावेजों में इंगित करता है, कुछ गोपनीय हैं (और इंटेल हमें उनके बारे में नहीं बताएगा, चाहे हम कैसे भी पूछें)। हालांकि, ये अभी भी अनुशंसित मूल्य हैं। और अंत में, मदरबोर्ड निर्माता जो कुछ भी कृपया करते हैं वह कर सकते हैं। और वे ऐसा करते हैं।

नतीजतन, उदाहरण के लिए, उपकरणों का परीक्षण करना मेरे लिए अधिक कठिन हो जाता है। विभिन्न उपयोगकर्ता चाहते हैं कि हमारी सेटिंग निम्न हो:
1. इंटेल द्वारा अनुशंसित,
2. बॉक्स से बाहर की तरह,
3. अधिकतम करने के लिए बदल गया।

और, ज़ाहिर है, इंटेल की सिफारिशें बॉक्स से बहुत कम संकेतक देगी, और विकल्प "अधिकतम के लिए बदल गया" खुद के लिए बोलता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि अब तक, सभी सीपीयू समीक्षाओं में सभी परीक्षणों में, हार्डवेयर "बॉक्स से बाहर" सेटिंग्स पर चलाया गया था, और "इंटेल द्वारा अनुशंसित" नहीं था।

माप मूल्यों पर कुछ संदर्भ देने के लिए, हमने एक शक्तिशाली सीपीयू और इस्तेमाल किया
25-30 सेकंड के फुल लोड टेस्ट में निम्नलिखित परिणाम मिले:

आनंदटेक	PL2	ताउ	PL1	परिणाम
असीमित	4096W	999s	4096W	100%
इंटेल स्पेस, 165 डब्ल्यू	207W	8s	165W	98%
लगातार 165 डब्ल्यू	165W	1s	165W	94%
इंटेल स्पेस, 95 डब्ल्यू	118W	8s	95W	84%
लगातार 95 डब्ल्यू	95W	1s	95W	71%

हाल ही में, यह देखा गया है कि कुछ मदरबोर्ड निर्माता PL1 / PL2 / ताऊ के लिए अपनी रणनीति बदल रहे हैं, और ताऊ के मूल्य को कुछ उचित तक काट लेंगे, जैसे 30 सेकंड। ऐसे मदरबोर्ड पर गति माप चलाते समय, उपयोगकर्ताओं को सामान्य से कम परिणाम मिलते हैं, हालांकि ये परिणाम इंटेल विनिर्देशों के करीब हैं।

तथ्य यह है कि जब मदरबोर्ड ऑटो पर सेट होता है, तो निर्माता आमतौर पर इस मूल्य के सटीक मूल्य का खुलासा नहीं करता है। नतीजतन, ऐसे उपकरणों के संचालन का वर्णन करना बहुत मुश्किल है। और ये मान स्थापित प्रोसेसर के आधार पर भिन्न हो सकते हैं।

हम आम तौर पर बॉक्स के बाहर सेटिंग्स के साथ परीक्षण करते हैं, मेमोरी के अपवाद के साथ जिसके साथ हम निर्माता द्वारा अनुशंसित मूल्यों का उपयोग करते हैं। हमारा मानना ​​है कि यह पाठकों को यह बताने का सबसे ईमानदार तरीका है कि जब कोई सेटिंग नहीं बदली है तो वे किस गति से भरोसा कर सकते हैं। वास्तव में, इसका आमतौर पर मतलब है कि PL2 कुछ बहुत बड़े मूल्य पर सेट है, और ताऊ से बहुत लंबे समय तक। हम लगातार टर्बो मोड का सामना करते हैं, जबकि तापमान निर्धारित सीमा के भीतर रहता है।

वर्तमान स्थिति, और हम इसके साथ क्या कर सकते हैं

मैं लंबे समय से एक समान लेख लिखना चाहता था, कम से कम केबी झील के लॉन्च के बाद से। उपभोक्ता मदरबोर्ड में अधिकांश प्रोसेसर असीमित पीएल 2 के साथ काम करते हैं, और यह वर्षों के लिए सामान्य माना जाता था। और केवल कोर i9-9900K का परीक्षण करने से हमें कुछ अजीब लगने लगा। नए Xeon E के बारे में पिछले सप्ताह के हमारे लेख में, यह कहता है कि हमारे Supermicro मदरबोर्ड शाब्दिक रूप से Intel की सिफारिशों का पालन करते हैं। यह स्पष्ट प्रतीत हो सकता है कि एक अधिक वाणिज्यिक / सर्वर बोर्ड इंटेल विनिर्देशों का पालन करेगा, लेकिन मैंने व्यक्तिगत रूप से पहली बार इसे देखा था। जाहिर है, इन विनिर्देशों द्वारा उपभोक्ता बोर्ड काम नहीं करते हैं, और काम नहीं किया है। मैं कहूंगा कि उपभोक्ता के मदरबोर्ड पर इंटेल के स्वयं के परीक्षा परिणाम (और AMD से इंटेल इंटेल प्रोसेसर के परीक्षण के परिणाम) भी इंटेल विनिर्देशों को पूरा नहीं करते हैं।

तो हम इसके साथ क्या करते हैं? मैं कहूंगा कि इंटेल को बक्से पर दो पावर पदनाम रखने की आवश्यकता है:

• पीएल 2 के लिए टीडीपी शिखर
• टीडीपी पीएल 1 के लिए दीर्घकालिक।

इस तरह, इंटेल और अन्य चोटी की खपत और आधार आवृत्ति की व्याख्या करने में सक्षम होंगे।

यदि उपयोगकर्ता उपभोक्ता मदरबोर्ड को बदलना चाहते हैं, तो ऐसा करना कठिन होगा। सभी निर्माता एक-दूसरे से आगे निकलना चाहते हैं, इसलिए हमें डिफ़ॉल्ट रूप से सक्षम मल्टी-कोर टर्बो विकल्प जैसी चीजों का सामना करना पड़ता है। निर्माता "असीमित पीएल 2" पथ को पसंद करते हैं, क्योंकि इससे उन्हें प्रदर्शन चार्ट के शीर्ष पर चढ़ने की अनुमति मिलती है। लेकिन सीमित शीतलन क्षमताओं वाले लैपटॉप में अक्सर पीएल 1, पीएल 2 और ताऊ के अपने विकल्प होते हैं, और अक्सर वे इन मापदंडों के सख्ती से मेल खाते हैं।

सवाल यह है कि इंटेल डेस्कटॉप प्रोसेसर के लिए इंटेल के विनिर्देश कितने महत्वपूर्ण हैं? अगर हमें इन सिफारिशों का अक्षरशः पालन करने की आवश्यकता है, तो शायद हम एक और कदम उठाएंगे और केवल स्टॉक कूलर का उपयोग करेंगे?