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涨姿势:功耗表示方法TDP/TBP/SDP/ACP有什么不同

来源:Win10之家 时间:2016-08-26

 随着人们对能效的重视,电子产品的功耗一直在下降,PC中的CPU处理器、GPU显卡尤其如此,Intel、AMD、NVIDIA不断强调他们的产品能效比在提升,这些变化可以在产品的TDP指标中反映出来。有心的玩家会查询官网参数来比较CPU/GPU的TDP指标,但是除了TDP之外,显卡厂商还开始用TBP、GCP功耗来描述自家的产品,再加上以前出现过的SDP、ACP功耗,它们又是什么意思呢?

这次的超能课堂我们就来聊聊TDP、TBP、SDP及ACP等功耗指标背后的意义,首先来介绍一点基础知识:

CMOS电路的功耗计算

CMOS电路到底是如何消耗功耗的?这个问题说起来可就麻烦了,集成电路功耗设计都可以作为一门学科深入研究了,我们这里也不可能详细介绍CMOS电路的功耗都用在什么地方了,我们早前的文章中其实已经对CMOS功耗问题做了解释,详情可以参考:主流显卡功耗汇总,兼谈TDP与功耗的关系

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▲CMOS电路消耗的功耗

简单来说,CMOS电路的功耗可以分为动态功耗及静态供电,静态功耗(Static Power)主要是漏电流引起的,这部分功耗是无用功耗,会变成废热,但现有技术又无法杜绝漏电流,而且它所占的功耗比例有越来越高的趋势。

至于动态功耗(Dynamic Power),在不同的技术文档中它也是由不同功耗组成的,其中有充电/放电导致的开关功耗,可以用1/2*CV2F这个公式来计算,该公式也有不同的变种描述,决定转换功耗高低的主要是运行电压和频率,这也是减少电路功耗的重点。

还有一部分功耗是短路功耗(Short-Circuit Power),这是电流输入过程中上升、下降时间中的短路电流造成的,不过短路功耗随着技术的进步,所占比例越来越小了。此外,动态功耗中还有一部分是缺陷功耗(glithes power),不过它也不是构成CMOS电路功耗的重点。

说了这么多,CMOS电路功耗跟今天的超能课堂有什么关系?答案是....关系还真不大,因为CMOS电路具体的功耗只跟厂商的设计、技术水平有关,Intel要是给大家描述他们的CPU功耗分为动态功耗xx W、静态功耗xx W,我想大家一定会是下面这个表情:

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对于这个问题,厂商还有别的指标给大家参考——TDP功耗就是这样的例子,该参数不仅出现在CPU上,AMD、NVIDIA的GPU上也在用TDP功耗这个指标。不过TDP功耗有自己的问题(下面会说),随着大家对低功耗的重视,CPU及GPU厂商越来越不喜欢TDP这个说法了,因此衍生出了别的叫法,TBP、SDP以及早前的ACP功耗都是如此,汇总如下:

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TDP/TBP/SDP/ACP功耗

TDP:热设计功耗/Thermal Design Power

TDP这个词我们见多了,之前的文章中也介绍过TDP功耗的内涵,准确来说这个指标并不能用来衡量CPU/GPU功耗水平,因为它主要是给散热器厂商用的,代表芯片在某些极端或者最坏情况下产生热量的能力,比如说Core i7-6700K处理器的TDP是95W,表示它在最坏情况下每秒会产生95J的热量,TDP达到95W或者更高的散热器就能满足它的散热要求。

TDP功耗有严格的测试方法,这里说的极端或者最坏情况主要是处理器温度,而每个处理器都有个温度传感器能测量出来的最高温度Tcase Max,TDP就是在这个最高温度、核心全开等状态下测量出来的。

不过Intel也强调TDP并非处理器的最高功耗,二者也没有必然关系,从一点上来说TDP另一个叫法——Thermal Design Point可能更合适。

TBP:典型主板功耗/Typical Board Power

TDP虽然最知名,但前面也说了这个功耗更适合散热指标,用来衡量功耗其实是没多少价值的,目前它在CPU上还是很重要的,但在GPU上,大家注意到了没有,这两年AMD、NVIDIA已经不再提TDP功耗,取而代之的是TBP(Typical Board Power)或者Grpahics Card Power(图形卡功耗)。

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▲AMD已经开始用TBP功耗来描述显卡功耗

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▲NVIDIA用的是Grpahics Card Power这个叫法

AMD、NVIDIA两家的叫法不一样,但所指代的内容都是一样的,在描述显卡功耗指标时提供的不再是TDP参数了,二者更突出的是这个显卡的功耗,而不仅仅是GPU的功耗。

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显卡的构造其实挺简单的

有一点要提的是,GPU厂商往往会把GPU核心与显存等芯片打包出售,显卡厂商要做的就是提供PCB、散热器及供电元件,这些东西也会消耗一定电力,但相比GPU、显存来说就不是那么重要了。从这一点上来说,AMD、NVIDIA提供的TBP及GCP功耗更有参考意义。

昙花一现的SDP和ACP

至于SDP场景设计功耗及ACP功耗,前者是Intel提出的,用以描述他们的处理器在日常使用场景中的功耗,AMD的ACP功耗则是用于Opteron处理器的,他们觉得TDP功耗对自己太不“公平”了,用五种应用下的平均功耗来描述自家CPU的功耗,当然会比TDP功耗低的多了。

有意思的是,当年AMD准备用ACP功耗来推翻TDP指标时,Intel义正词严地跳出来反对,表示ACP功耗没有通用性,无法比较,绝不认可这个指标,但是他们没想到的是几年后自己在移动市场上也创造了SDP功耗,也是在回避TDP功耗指标,为自家处理器打圆场。

我们之前也撰文探讨了SDP与ACP功耗指标的争议,这里不再详细解释了,因为不论SDP还是ACP现在都已经被抛弃了,AMD、Intel已经不再提这两个概念了。

总结:

本文提到的四个功耗指标中,SDP、ACP昙花一现,现在已经作古,TDP依旧稳如泰山,但现在多用于CPU上,而在GPU上,AMD、NVIDIA不约而同地开始选择TBP或者GCP这样的指标,因为TDP本身并不适合描述芯片功耗,典型显卡功耗对玩家来说才更有参考性。

不过有一点要注意,不论AMD说的TBP功耗还是NVIDIA的图形卡功耗,双方都没有公布详细的测试方法,说起来它们也不是业界通用的标准规范。我们要想知道显卡的真实功耗,还得看具体情况,好在现在有方法可以单独测量显卡的整卡功耗了,我们之前也做了18款显卡的整卡功耗,这个会比官方指标更有参加价值。

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▲通过专用仪表,我们可以单独测试显卡的整卡功耗

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