Recentemente, a comunidade de fãs de auto-montagem de PCs é permeada pelo tópico consumo de energia. Os mais recentes processadores de oito núcleos da Intel têm um
TDP de 95 watts, mas os usuários estão assistindo a consumir 150-180 watts, o que não faz sentido. Neste guia, explicaremos por que isso acontece e por que causa tantos problemas aos autores das revisões de ferro.
O que é TDP (Potência de projeto térmico, requisitos de dissipador de calor)
Para cada processador, a Intel garante uma certa frequência operacional com uma certa potência, tendo em mente um certo cooler. A maioria das pessoas iguala o TDP ao consumo máximo de energia, já que nos cálculos a energia térmica do processador que precisa ser dissipada é igual à energia que consome. E geralmente o TDP indica a magnitude desse poder.
Mas, estritamente falando, o TDP se refere aos recursos de dissipação de energia do cooler. O TDP é o menor recurso mais frio que garante esse desempenho. Parte da energia é dissipada através do soquete e da placa-mãe, o que significa que a classificação do cooler pode ser menor que o TDP, mas na maioria das discussões, TDP e consumo de energia geralmente significam o mesmo: quanta energia o processador consome sob carga.
Como parte do sistema TDP, você pode instalá-lo no firmware. Se o processador usasse o TDP como limite máximo de energia, veríamos como o mesmo programa de medição produz gráficos semelhantes para processadores de alta potência com vários núcleos.
Nos últimos anos, a Intel usou exatamente essa definição de TDP. Para qualquer processador, a Intel garantiu a frequência operacional (frequência base) para uma potência específica - TDP. Isso significa que é garantido que um processador do tipo 65 W Core i7-8700, com uma frequência normal de 3,2 GHz e 4,7 GHz no
modo turbo , consome até 65 W somente quando estiver operando a uma frequência de 3,2 GHz. A Intel não garante o funcionamento efetivo dos acima de 3,2 GHz e 65 watts.
Além dos indicadores básicos, a Intel também usa o modo turbo. Algo como o Core i7-8700 pode aparecer no modo turbo de 4,7 GHz e, ao mesmo tempo, consumir muito mais energia do que o processador rodando a 3,2 GHz. O modo turbo para todos os núcleos no processador Core i7-8700 opera a uma frequência de 4,3 GHz - muito mais do que os 3,2 GHz garantidos. A situação é complicada quando os modos turbo não caem para a frequência base. Ou seja, se o processador funcionar com um excesso constante de TDP, o cooler de 65 W que você comprou (ou o que veio com ele) se tornará um gargalo. Se você precisar de mais velocidade, precisará jogar fora um cooler e levar algo melhor.
No entanto, o fabricante não informa isso. Se o resfriamento para os modos turbo não for suficiente e o processador atingir o limite máximo de temperatura, a maioria dos processadores modernos mudará para o modo de limitação de energia, reduzindo a velocidade para permanecer dentro do consumo de energia especificado. E, como resultado, um processador rápido não atinge seus limites.
Então TDP não significa nada? Por que isso se tornou um problema agora?
Na última década, a metodologia para usar o termo TDP não mudou, mas os processadores começaram a usar seu orçamento de energia de uma maneira diferente. A recente aparição de processadores consumidores de seis e oito núcleos com frequências acima de 4 GHz significa que novos processadores com alta carga excedem o TDP declarado. No passado, vimos como os processadores quad-core com uma classificação designada de 95 watts usavam apenas 50 watts, mesmo sob carga total, no modo turbo. E se adicionarmos kernels e não alterarmos a designação TDP no pacote, algo deverá mudar.
Números secretos que não estão no pacote
Dentro de cada processador, a Intel determina vários níveis de energia com base nos recursos e nos modos operacionais esperados. No entanto, todos esses níveis e recursos de energia podem ser ajustados no nível do firmware, como resultado dos quais os OEMs decidem como esses processadores funcionam em seus sistemas. Como resultado, o valor do consumo de energia pelo processador no sistema é um indicador muito vago.
Para simplificar, você pode seguir três valores importantes. A Intel os chama de PL1 (nível de energia 1), PL2 (nível de energia 2) e T (Tau).
PL1 é o consumo uniforme e efetivo de energia esperado a longo prazo. De fato, PL1 é geralmente definido como um processador TDP. Ou seja, se o TDP é de 80 watts, PL1 é de 80 watts.
PL2 - Consumo máximo de energia do processador a curto prazo. Esse valor é maior que o PL1 e o processador entra nesse estado sob carga, o que lhe permite usar os modos turbo até o valor máximo de PL2. Isso significa que, se a Intel tiver identificado vários modos turbo para o processador, eles só funcionarão quando o PL2 atingir seu consumo máximo de energia. No modo PL1, o turbo não funciona.
Tau é uma variável temporária. Determina quanto tempo o processador deve permanecer no modo PL2 antes de retornar ao PL1. Tau é independente da potência e temperatura do processador (espera-se que, quando o limite de temperatura for atingido, um conjunto diferente de valores de voltagem e frequência ultra baixa seja usado, e o sistema PL1 / PL2 pare de funcionar).
Aqui estão as definições oficiais da Intel:
Vamos analisar a situação de uma carga pesada no processador.
Primeiro, ele começa a funcionar no modo PL2. Se a carga for de rosca única, devemos atingir o valor turbo superior, indicado na especificação. Normalmente, o consumo de energia de um núcleo não chega nem perto do valor PL2 de todo o chip. Se continuarmos carregando os núcleos, o processador responderá diminuindo a frequência do modo turbo de acordo com os valores nucleares determinados pela Intel. Se o consumo de energia do processador atingir o valor de PL2, sua frequência será alterada para não exceder o PL2.
Quando o sistema estiver sob carga severa por um longo período de tempo, "Tau" segundos, o firmware deve mudar para PL1 como um novo limite de energia. As tabelas Turbo não são mais usadas - elas funcionam apenas no modo PL2.
Se o consumo ultrapassar o PL1, a frequência e a tensão são alteradas para que o consumo de energia permaneça dentro desses limites. Ou seja, o processador como um todo reduz a frequência do estado PL2 para o estado PL1 durante a operação sob carga. Isso significa que a temperatura do processador deve diminuir e aumentar a vida útil do processador.
O modo PL1 funciona até que a carga desapareça e o kernel entre em estado de inatividade por um certo período de tempo (geralmente até 5 segundos). Depois disso, o modo PL2 pode ser novamente ativado quando outra carga pesada aparecer.
Aqui estão alguns exemplos de quantidades - a Intel lista várias opções nas especificações de vários processadores. Por exemplo, peguei o Core i7-8700K. O seguinte é verdadeiro para este processo:
PL1 = TDP = 95
PL2 = TDP * 1.25 = 118.75
Tau = 8
Nesse caso, o sistema deve ser capaz de acelerar para 119 watts por oito segundos e depois reverter novamente para 95 watts. Várias gerações de processadores Intel têm trabalhado dessa maneira na maior parte do tempo e, na maior parte, isso realmente não importava, pois o consumo de energia do processador geralmente era muito menor do que o valor do PL1, mesmo em plena carga.
No entanto, toda essa bobagem começa quando os fabricantes de placas-mãe entram em ação, pois PL1, PL2 e Tau podem ser configurados no firmware. Por exemplo, no gráfico acima, você pode remover as restrições do PL2 e atribuir PL1 a 165 W e 95 W.
Mundo de números aleatórios
Vou falar principalmente sobre eletrônicos de consumo. Freqüentemente, PL1, PL2 e Tau são monitorados cuidadosamente em condições de refrigeração limitada, como laptops ou PCs pequenos. Conheço várias opções de PC poderosas e ao mesmo tempo elegantes, nas quais o PL2 também foi equiparado ao TDP para que o processador pudesse acelerar um pouco, mas não a tal ponto que a carga de um ou dois núcleos fosse além do TDP.
Entretanto, em nossas análises da CPU após a proliferação de processadores de seis núcleos, geralmente começamos a ver números muito maiores que PL1 ou PL2, e esse consumo dura indefinidamente, a menos que ultrapasse os limites de temperatura. Por que isso está acontecendo?
Em qualquer BIOS moderno, especialmente os principais fabricantes de placas-mãe, haverá configurações para limitar a energia (curto e longo prazo) e a duração. Na maioria dos casos, por padrão, o usuário não sabe em que valor está definido, porque o Auto será escrito lá, que é um símbolo de código para "sabemos qual valor atribuir a eles, não se preocupe". Os fabricantes gravam os valores na memória e os utilizam, mas o usuário verá apenas Automático. Como resultado, você pode atribuir PL2 a 4096 W e tornar o Tau muito grande, por exemplo, 65535 ou -1 (infinito - depende da variante do BIOS). Isso significa que a CPU funcionará no modo turbo sem interrupção até exceder os limites de temperatura.
Por que os fabricantes fazem isso? Pode haver muitos motivos para isso, embora os motivos específicos para fabricantes específicos possam variar.
Primeiramente, isso significa que o usuário pode manter o modo turbo constantemente, e cada núcleo irá operar no modo turbo a cada segundo. As medições de desempenho chegarão ao céu, nas revisões, ou quando os usuários forem medidos por indicadores, tudo parecerá ótimo,
Em segundo lugar, produtos para isso estão sendo desenvolvidos. A Intel, muitas vezes, a cada lançamento, determina as especificações da placa-mãe por padrão (elas ainda tinham suas próprias placas-mãe, vendidas no varejo), com um certo número de fases de energia e com uma vida útil esperada. Obviamente, os fabricantes podem implementar suas opções: mais fases de energia, fases mais poderosas, uma fonte de alimentação especial para melhorar a eficiência, etc. Se a placa deles suportar o modo turbo de todos os núcleos continuamente, por que não?
Terceiro, os fabricantes de modelos de placas-mãe mais caros sabem que os entusiastas usarão sistemas de refrigeração aprimorados para eles. Se o processador consumir mais de 160 watts e o usuário tiver um sistema de refrigeração decente, o modo turbo em todos os núcleos melhorará a impressão do produto. Os padrões da Intel são definidos para os coolers recomendados pela empresa.
Então, como é certo, em quem confiar, qual é a diferença?
A Intel define padrões para suas peças. PL1, PL2, Tau, diagrama da placa-mãe, configurações de firmware - para tudo, existem valores padrão recomendados pela Intel. Alguns deles são públicos, por exemplo, aqueles que a Intel indica nos documentos, outros são confidenciais (e a Intel não nos fala sobre eles, não importa o que pedimos). No entanto, esses ainda são valores recomendados. E, no final, os fabricantes de placas-mãe podem fazer o que quiserem. E eles fazem isso.
Como resultado, por exemplo, fica mais difícil para mim testar o equipamento. Diferentes usuários desejam que nossas configurações sejam:
1. Recomendado pela Intel,
2. Como fora da caixa,
3. Rodou para o máximo.
E, é claro, as recomendações da Intel fornecerão muito menos indicadores do que prontas para uso, e a opção "virou ao máximo" fala por si.
Vale ressaltar que até agora, em todos os testes em todas as análises de CPU, o hardware era executado com as configurações “prontas para uso” e não “recomendado pela Intel”.
Para contextualizar os valores de medição, usamos uma CPU poderosa e
obteve os seguintes resultados em um teste de carga total de 25 a 30 segundos:
| Anandtech | Pl2 | Tau | PL1 | Resultado |
|---|
| Ilimitado | 4096W | 999s | 4096W | 100% |
| Especificação Intel, 165W | 207W | 8s | 165W | 98% |
| Constant 165w | 165W | 1s | 165W | 94% |
| Especificação Intel, 95W | 118W | 8s | 95W | 84% |
| Constant 95w | 95W | 1s | 95W | 71% |
Recentemente, notou-se que alguns fabricantes de placas-mãe estão mudando sua estratégia para PL1 / PL2 / Tau e reduzirão o valor de Tau para algo razoável, como 30 segundos. Ao executar medições de velocidade nessas placas-mãe, os usuários obtêm menos resultados do que o habitual, embora esses resultados estejam mais próximos das especificações da Intel.
O fato é que, quando a placa-mãe é definida como Automático, o fabricante geralmente não divulga o valor exato desse valor. Como resultado, descrever a operação de tais equipamentos é muito difícil. E esses valores podem variar dependendo do processador instalado.
Normalmente, realizamos testes com as configurações prontas para uso, com exceção da memória com a qual usamos os valores recomendados pelo fabricante. Acreditamos que esta é a maneira mais honesta de informar aos leitores com que velocidade eles podem contar quando praticamente nenhuma configuração foi alterada. Na realidade, isso geralmente significa que o PL2 está definido para um valor muito grande e o Tau, para muito longo. Constantemente encontramos o modo turbo enquanto a temperatura permanece dentro dos limites estabelecidos.
A situação atual e o que podemos fazer com ela
Há muito tempo, eu queria escrever um artigo semelhante, pelo menos desde o lançamento do Kaby Lake. A maioria dos processadores em placas-mãe de consumidor trabalha com PL2 ilimitado, e isso foi considerado normal por anos. E somente testando o Core i9-9900K começamos a notar algo estranho. Em nosso artigo na semana passada sobre o novo Xeon E, ele diz que nossa placa-mãe Supermicro literalmente segue as recomendações da Intel. Pode parecer óbvio que uma placa comercial / de servidor siga as especificações da Intel, mas eu vi isso pela primeira vez. Obviamente, as placas do consumidor por essas especificações não funcionam e não funcionaram. Eu diria que os resultados dos próprios testes da Intel (e dos processadores Intel Intel da AMD) em placas-mãe de consumidor também não atendem às especificações da Intel.
Então, o que fazemos com isso? Eu diria que a Intel precisa colocar duas designações de energia nas caixas:
- Pico de TDP para PL2
- TDP a longo prazo para PL1.
Dessa maneira, a Intel e outros poderão explicar o pico de consumo e a frequência base.
Se os usuários querem mudar as placas-mãe dos consumidores, será mais difícil. Como todos os fabricantes querem se antecipar, somos confrontados com coisas como a opção Multi-Core Turbo, ativada por padrão. Os fabricantes preferem o caminho "PL2 ilimitado", pois isso permite que eles subam ao topo das paradas de desempenho. Porém, laptops com recursos limitados de resfriamento geralmente têm suas próprias opções PL1, PL2 e Tau, e geralmente correspondem estritamente a esses parâmetros.
A questão é: qual a importância das especificações da Intel para os processadores de desktop Intel? Se precisarmos seguir essas recomendações literalmente, talvez daremos outro passo e usaremos apenas resfriadores de estoque?