Baru-baru ini, komunitas penggemar perakitan PC sendiri ditembus oleh topik konsumsi energi. Prosesor delapan inti terbaru Intel memiliki
TDP sebesar 95 watt, tetapi pengguna melihat mereka mengonsumsi 150-180 watt, yang tidak masuk akal. Dalam panduan ini, kami akan menjelaskan kepada Anda mengapa ini terjadi dan mengapa hal itu menyebabkan banyak masalah bagi penulis ulasan besi.
Apa itu TDP (Daya Desain Termal, Persyaratan Pendingin)
Untuk setiap prosesor, Intel menjamin frekuensi operasi tertentu dengan daya tertentu, sering kali memiliki pendingin tertentu. Kebanyakan orang menyamakan TDP dengan konsumsi daya maksimum, mengingat bahwa dalam perhitungan, daya termal prosesor yang perlu dihamburkan sama dengan daya yang dikonsumsi. Dan biasanya TDP menunjukkan besarnya kekuatan ini.
Tapi, sebenarnya, TDP mengacu pada kemampuan disipasi daya pendingin. TDP adalah fitur pendingin terkecil yang menjamin kinerja ini. Sebagian energi dihamburkan melalui soket dan motherboard, yang berarti bahwa nilai pendingin mungkin lebih rendah dari TDP, tetapi dalam sebagian besar diskusi, TDP dan konsumsi daya biasanya memiliki arti yang sama: berapa banyak energi yang digunakan prosesor dalam beban.
Di dalam sistem TDP, Anda dapat menginstalnya di firmware. Jika prosesor menggunakan TDP sebagai batas daya maksimum, maka kita akan melihat bagaimana program pengukuran yang sama menghasilkan grafik yang serupa untuk prosesor daya tinggi dengan beberapa core.
Dalam beberapa tahun terakhir, Intel telah menggunakan definisi TDP. Untuk setiap prosesor yang diberikan, Intel menjamin frekuensi operasi (frekuensi dasar) untuk daya tertentu - TDP. Ini berarti bahwa prosesor tipe 65 W Core i7-8700, dengan frekuensi normal 3,2 GHz, dan 4,7 GHz dalam
mode turbo , dijamin untuk mengkonsumsi hingga 65 W hanya ketika beroperasi pada frekuensi 3,2 GHz. Intel tidak menjamin operasi efektif di atas 3,2 GHz dan 65 watt.
Selain indikator dasar, Intel juga menggunakan mode turbo. Sesuatu seperti Core i7-8700 dapat ditampilkan dalam mode turbo 4,7 GHz, dan pada saat yang sama mengonsumsi lebih banyak energi daripada prosesor yang berjalan pada 3,2 GHz. Mode turbo untuk semua inti pada prosesor Core i7-8700 beroperasi pada frekuensi 4,3 GHz - jauh lebih besar daripada yang dijamin 3,2 GHz. Situasinya rumit ketika mode turbo tidak jatuh ke frekuensi dasar. Artinya, jika prosesor bekerja dengan kelebihan konstan TDP, pendingin 65 W yang Anda beli (atau yang menyertainya) akan menjadi hambatan. Jika Anda membutuhkan kecepatan lebih, Anda harus membuang pendingin seperti itu dan mengambil sesuatu yang lebih baik.
Namun, pabrikan tidak memberi tahu Anda hal ini. Jika pendinginan untuk mode turbo tidak cukup, dan prosesor mencapai langit-langit suhu, maka sebagian besar prosesor modern akan beralih ke mode pembatasan daya, mengurangi kecepatan agar tetap dalam konsumsi daya yang ditentukan. Dan sebagai hasilnya, prosesor cepat tidak mencapai batasnya.
Jadi TDP tidak berarti apa-apa? Mengapa ini menjadi masalah sekarang?
Selama dekade terakhir, metodologi untuk menggunakan istilah TDP tidak berubah, tetapi prosesor mulai menggunakan anggaran energi mereka dengan cara yang berbeda. Penampilan prosesor konsumen enam dan delapan inti baru-baru ini dengan frekuensi lebih dari 4 GHz berarti bahwa prosesor baru dengan beban tinggi melebihi TDP yang dinyatakan. Di masa lalu, kami melihat bagaimana prosesor quad-core dengan nilai yang ditentukan dari 95 watt hanya menggunakan 50 watt bahkan di bawah beban penuh dalam mode turbo. Dan jika kita menambahkan kernel, dan kita tidak mengubah penunjukan TDP pada paket, maka sesuatu akan berubah.
Nomor rahasia yang tidak ada dalam paket
Di dalam setiap prosesor, Intel menentukan beberapa tingkat energi berdasarkan kemampuan dan mode operasi yang diharapkan. Namun, semua level dan fitur energi ini dapat disesuaikan pada level firmware, sebagai akibatnya OEM memutuskan bagaimana prosesor ini bekerja di sistem mereka. Akibatnya, nilai konsumsi energi oleh prosesor dalam sistem adalah indikator yang sangat kabur.
Untuk kesederhanaan, Anda dapat mengikuti tiga nilai penting. Intel menyebutnya PL1 (tingkat energi 1), PL2 (tingkat energi 2), dan T (Tau).
PL1 adalah konsumsi energi seragam yang diharapkan efektif dalam jangka panjang. Bahkan, PL1 biasanya didefinisikan sebagai prosesor TDP. Artinya, jika TDP adalah 80 watt, maka PL1 adalah 80 watt.
PL2 - Konsumsi daya prosesor maksimum jangka pendek. Nilai ini lebih tinggi dari PL1, dan prosesor masuk ke keadaan ini di bawah beban, yang memungkinkannya untuk menggunakan mode turbo hingga nilai maksimum PL2. Ini berarti bahwa jika Intel telah mengidentifikasi beberapa mode turbo untuk prosesor, mereka hanya akan berfungsi ketika PL2 mencapai konsumsi daya maksimum. Dalam mode PL1, turbo tidak berfungsi.
Tau adalah variabel sementara. Ini menentukan berapa lama prosesor harus tetap dalam mode PL2 sebelum kembali ke PL1. Tau tidak tergantung pada daya dan suhu prosesor (diharapkan ketika batas suhu tercapai, serangkaian nilai tegangan dan frekuensi ultra-rendah yang berbeda akan digunakan, dan sistem PL1 / PL2 akan berhenti bekerja).
Berikut adalah definisi resmi dari Intel:
Mari kita menganalisis situasi beban berat pada prosesor.
Pertama, itu mulai bekerja dalam mode PL2. Jika beban single-threaded, kita harus mencapai nilai turbo atas, yang ditunjukkan dalam spesifikasi. Biasanya, konsumsi daya satu inti tidak mendekati nilai PL2 seluruh chip. Jika kita terus memuat inti, prosesor akan merespons dengan mengurangi frekuensi mode turbo sesuai dengan nilai-nilai berbasis nuklir yang ditentukan oleh Intel. Jika konsumsi daya prosesor mencapai nilai PL2, maka frekuensinya diubah agar tidak melampaui PL2.
Ketika sistem berada di bawah beban berat untuk periode waktu yang lama, "Tau" detik, firmware harus beralih ke PL1 sebagai batas daya baru. Tabel turbo tidak lagi digunakan - mereka hanya bekerja dengan mode PL2.
Jika konsumsi melebihi PL1, maka frekuensi dan tegangan diubah sehingga konsumsi energi tetap dalam batas-batas ini. Artinya, prosesor secara keseluruhan mengurangi frekuensi dari state PL2 ke state PL1 selama durasi operasi di bawah beban. Ini berarti bahwa suhu prosesor harus turun, dan ini akan meningkatkan masa pakai prosesor.
Mode PL1 bekerja sampai beban hilang dan kernel tidak aktif selama beberapa waktu (biasanya hingga 5 detik). Setelah itu, mode PL2 dapat diaktifkan kembali ketika beban berat lainnya muncul.
Berikut adalah beberapa contoh kuantitas - Intel mencantumkan beberapa opsi dalam spesifikasi berbagai prosesor. Sebagai contoh saya mengambil Core i7-8700K. Berikut ini berlaku untuk proses ini:
PL1 = TDP = 95
PL2 = TDP * 1.25 = 118.75
Tau = 8
Dalam hal ini, sistem harus dapat berakselerasi ke 119 watt selama delapan detik, dan kemudian kembali ke 95 watt. Beberapa generasi prosesor Intel telah bekerja seperti ini untuk sebagian besar, dan sebagian besar, itu tidak masalah, karena konsumsi daya prosesor sering kali ternyata jauh lebih rendah daripada nilai PL1 bahkan di bawah beban penuh.
Namun, semua omong kosong ini dimulai ketika produsen motherboard ikut bermain, karena PL1, PL2 dan Tau dapat dikonfigurasi dalam firmware. Misalnya, dalam grafik di atas, Anda dapat menghapus batasan dari PL2, dan menetapkan PL1 ke 165 W dan 95 W.
Dunia angka acak
Saya terutama akan berbicara tentang elektronik konsumen. Seringkali PL1, PL2 dan Tau dipantau dengan cermat dalam kondisi terbatas pendingin seperti laptop atau PC kecil. Saya kenal dengan beberapa pilihan PC yang kuat dan bergaya, di mana PL2 juga disamakan dengan TDP sehingga prosesornya bisa sedikit berakselerasi, tetapi tidak sedemikian rupa sehingga beban satu atau dua core melampaui TDP.
Namun, dalam ulasan kami tentang CPU setelah proliferasi prosesor enam-inti, kami sering mulai melihat angka yang jauh lebih besar daripada PL1 atau PL2, dan konsumsi ini berlangsung tanpa batas waktu, kecuali jika melampaui batas suhu. Mengapa ini terjadi?
Di setiap BIOS modern, terutama produsen motherboard utama, akan ada pengaturan untuk membatasi daya (jangka pendek dan jangka panjang) dan durasi. Dalam kebanyakan kasus, secara default, pengguna tidak tahu nilai yang ditetapkan untuk mereka, karena Otomatis akan ditulis di sana, yang merupakan simbol kode untuk "kami tahu nilai apa yang diberikan kepada mereka, jangan khawatir." Pabrikan akan menuliskan nilai ke dalam memori dan akan menggunakannya, tetapi pengguna hanya akan melihat Otomatis. Akibatnya, Anda dapat menetapkan PL2 hingga 4096 W dan membuat Tau sangat besar, misalnya, 65535, atau -1 (tak terbatas - tergantung pada varian BIOS). Ini berarti bahwa CPU akan beroperasi dalam mode turbo tanpa gangguan sampai melebihi batas suhu.
Mengapa produsen melakukan ini? Mungkin ada banyak alasan untuk ini, meskipun alasan spesifik untuk produsen tertentu dapat bervariasi.
Pertama, ini berarti bahwa pengguna dapat mempertahankan mode turbo terus-menerus, dan setiap inti akan beroperasi dalam mode turbo setiap detik. Pengukuran kinerja akan mencapai surga, dalam ulasan, atau ketika pengguna diukur dengan indikator, semuanya tampak hebat,
Kedua, produk untuk ini sedang dikembangkan. Intel sering dengan setiap peluncuran menentukan spesifikasi motherboard secara default (mereka bahkan memiliki motherboard sendiri, yang mereka jual secara eceran), dengan sejumlah fase daya dan dengan masa hidup yang diharapkan. Produsen, jelas, dapat menerapkan opsi mereka: fase daya yang lebih banyak, fase yang lebih kuat, catu daya khusus untuk meningkatkan efisiensi, dll. Jika papan mereka dapat mendukung mode turbo semua core secara terus menerus, lalu mengapa tidak?
Ketiga, produsen model motherboard yang lebih mahal tahu bahwa penggemar akan menggunakan sistem pendingin yang lebih baik untuk mereka. Jika prosesor mengkonsumsi lebih dari 160 watt, dan pengguna memiliki sistem pendinginan yang layak, maka mode turbo pada semua core akan meningkatkan kesan produk. Standar Intel ditentukan untuk pendingin yang direkomendasikan oleh perusahaan.
Jadi bagaimana benar, siapa yang bisa dipercaya, apa bedanya?
Intel menetapkan standar untuk bagian-bagiannya. PL1, PL2, Tau, diagram motherboard, pengaturan firmware - untuk semua yang ada nilai default yang direkomendasikan oleh Intel. Beberapa di antaranya bersifat publik, misalnya, yang ditunjukkan Intel dalam dokumen, beberapa bersifat rahasia (dan Intel tidak akan memberi tahu kami tentang mereka, tidak peduli bagaimana pun kami bertanya). Namun, ini masih merupakan nilai yang disarankan. Dan pada akhirnya, produsen motherboard dapat melakukan apapun yang mereka mau. Dan mereka melakukannya.
Akibatnya, misalnya, semakin sulit bagi saya untuk menguji peralatan. Pengguna yang berbeda ingin pengaturan kami menjadi:
1. Direkomendasikan oleh Intel,
2. Suka di luar kotak,
3. Beralih ke maksimum.
Dan, tentu saja, rekomendasi Intel akan memberikan indikator yang jauh lebih sedikit daripada di luar kebiasaan, dan opsi "berubah menjadi maksimum" berbicara untuk dirinya sendiri.
Perlu dicatat bahwa sampai sekarang, dalam semua tes di semua ulasan CPU, perangkat keras dijalankan pada pengaturan "di luar kotak", dan tidak "direkomendasikan oleh Intel".
Untuk memberikan beberapa konteks pada nilai pengukuran, kami menggunakan CPU dan
mendapat hasil berikut dalam uji beban penuh 25-30 detik:
| Anandtech | Pl2 | Tau | PL1 | Hasil |
|---|
| Tidak terbatas | 4096W | 999-an | 4096W | 100% |
| Intel Spec, 165W | 207W | 8s | 165W | 98% |
| Konstan 165w | 165W | 1s | 165W | 94% |
| Intel Spec, 95W | 118W | 8s | 95W | 84% |
| Constant 95w | 95W | 1s | 95W | 71% |
Baru-baru ini, telah diperhatikan bahwa beberapa produsen motherboard mengubah strategi mereka untuk PL1 / PL2 / Tau, dan akan memotong nilai Tau menjadi sesuatu yang masuk akal, seperti 30 detik. Saat menjalankan pengukuran kecepatan pada motherboard semacam itu, pengguna mendapatkan hasil yang lebih sedikit dari biasanya, meskipun hasil ini lebih dekat dengan spesifikasi Intel.
Faktanya adalah bahwa ketika motherboard diatur ke Auto, pabrikan biasanya tidak mengungkapkan nilai pasti dari nilai ini. Akibatnya, menggambarkan pengoperasian peralatan tersebut sangat sulit. Dan nilai-nilai ini dapat bervariasi tergantung pada prosesor yang diinstal.
Kami biasanya melakukan tes dengan pengaturan di luar kotak, dengan pengecualian memori yang kami gunakan nilai yang direkomendasikan oleh pabrikan. Kami percaya bahwa ini adalah cara paling jujur untuk memberi tahu pembaca kecepatan apa yang dapat mereka andalkan ketika hampir tidak ada pengaturan yang berubah. Pada kenyataannya, ini biasanya berarti bahwa PL2 diatur ke nilai yang sangat besar, dan Tau terlalu lama. Kami terus menerus menemukan mode turbo saat suhu tetap dalam batas yang ditentukan.
Situasi saat ini, dan apa yang bisa kita lakukan dengannya
Saya sudah lama ingin menulis artikel serupa, setidaknya sejak peluncuran Danau Kaby. Sebagian besar prosesor di motherboard konsumen bekerja dengan PL2 tanpa batas, dan ini dianggap normal selama bertahun-tahun. Dan hanya dengan menguji Core i9-9900K barulah kita mulai melihat sesuatu yang aneh. Dalam artikel kami minggu lalu tentang Xeon E baru, dikatakan bahwa motherboard Supermicro kami benar-benar mengikuti rekomendasi Intel. Mungkin tampak jelas bahwa papan yang lebih komersial / server akan mengikuti spesifikasi Intel, tetapi saya pribadi melihat ini untuk pertama kalinya. Jelas, papan konsumen dengan spesifikasi ini tidak berfungsi, dan tidak berfungsi. Saya akan mengatakan bahwa hasil pengujian Intel sendiri (dan hasil pengujian prosesor Intel Intel dari AMD) pada motherboard konsumen juga tidak memenuhi spesifikasi Intel.
Jadi apa yang kita lakukan dengan ini? Saya akan mengatakan bahwa Intel perlu menempatkan dua sebutan daya pada kotak:
- Puncak TDP untuk PL2
- TDP jangka panjang untuk PL1.
Dengan cara ini, Intel dan lainnya akan dapat menjelaskan konsumsi puncak dan frekuensi basis.
Jika pengguna ingin motherboard konsumen berubah, maka itu akan lebih sulit dilakukan. Semua produsen ingin maju satu sama lain, jadi kami dihadapkan pada hal-hal seperti opsi Multi-Core Turbo, diaktifkan secara default. Produsen lebih memilih jalur "PL2 tak terbatas", karena ini memungkinkan mereka untuk naik ke puncak grafik kinerja. Tetapi laptop dengan kemampuan pendinginan terbatas sering memiliki pilihan sendiri PL1, PL2 dan Tau, dan sering kali mereka benar-benar sesuai dengan parameter ini.
Pertanyaannya adalah, seberapa pentingkah spesifikasi Intel untuk prosesor desktop Intel? Jika kita perlu mengikuti rekomendasi ini secara harfiah, mungkin kita akan mengambil langkah lain dan hanya menggunakan pendingin saham?