TDP – заблуждения и реальность. Продолжение

В прошлой заметке мы разобрали общие вопросы касающиеся TDP и регулировки производительности процессора. Сейчас немного углубимся в детали.

Разбирать будем на примере Intel, так как данный производитель имеет часть документации, касающейся этого вопроса в свободном доступе, AMD разглашает меньше подробностей, но в целом принцип и там и там одинаков, отличаются лишь детали реализации.

Еще раз напомним, что TDP – это всего лишь рекомендация по выбору системы охлаждения и данный параметр не отражает реального потребления процессора.

Реально же используются значения PL1 и PL2. PL1 – пороговое значение средней долговременной мощности. Его не рекомендуется устанавливать выше TDP и обычно эти значения равны.

PL2 – пиковое значение мощности которое может быть кратковременно достигнуто. При превышении этого значения вступаю в дело алгоритмы ограничения мощности и путем регулировки частоты и напряжения удерживают мощность в рамках этого значения.

Но есть один тонкий момент. Нижний предел охлаждения у нас находится на уровне PL1 (который не должен превышать TDP) и, следовательно, процессор должен уметь длительно работать с радиатором, рассеивающим указанную мощность.

Проще говоря, для условного процессора с 95 Вт TDP пользователь может купить кулер, на коробке которого указаны те же 95 Вт и не испытывать проблем.

А дальше представляем себе бассейн и две трубы, по одной в него приходит вода, по другой уходит. Радиатор всегда рассеивает свой TDP, т.е. у нас в единицу времени уходит мощность PL1.

Но тут мы открутили вентиль и начали наливать в бассейн воду в объеме PL2 за ту же единицу времени. Как долго мы можем работать в таком режиме? Очевидно, что пока не переполнится бассейн, а это зависит от его объема и его свободной части.

У радиатора это зависит от теплоемкости. Но как правильно определить доступный объем?

Для этих целей Intel использует специальный параметр Turbo Time (Tau), который рассчитывается по экспоненциально взвешенному скользящему среднему (EWMA) и определяет время, которое процессор может находиться в режиме от PL1 до PL2.

Если мы сразу выходим на мощность PL2, то это время будет равно 8 секундам, при меньших показателях мощности оно будет иным, меняющимся не линейно, а по экспоненте.

После чего процессор возвращается на уровень PL1 и не превышает его до тех пор, пока нагрузка не опустится ниже определенного значения за определенное время.

Если вернуться к аналогии, то рассчитав примерное время наполнения бассейна система ждет пока он гарантированно сольется.

Это позволяет избежать перегрева не только процессора, но и элементов питания материнской платы, которые также ориентируются на значения TDP.

У AMD примерно все тоже самое, только существует еще один ограничивающий фактор в виде температуры ядра, который также начинает ограничивать производительность даже до достижения PL2. А в особо запущенных случаях процессор даже не будет пытаться разгоняться.

Понятно, что все эти показатели высчитаны из расчета, что будет применяться самый слабый радиатор и подсистема питания также будет впритык. Но как быть обладателям дорогих материнских плат с мощным питанием и суперкулеров?

Для них производители предусматривают в BIOS специальные режимы, например, у Gigabyte он называется, как:

🔸 *Enhanced Multi-Core Performance*
Allows you to determine whether to apply the highest Turbo ratio to all CPU cores

Которое фактически изменяет лимиты PL1, PL2 и Tau с общим расчетом на то, чтобы процессор мог большее время находится в разгоне. На дорогих платах таких настроек может быть несколько, точнее несколько градаций настроек, скажем, как «умеренно, максимально, ультра».

Китайцы и вовсе пошли впереди планеты всей, на некоторых платах может быть вовсе снят лимит с PL2, а то и с PL1, точнее установлен в значение 4096W, чтобы корректно работал расчет Tau.

К чему это может привести догадаться несложно. Если вы не обеспечили эффективного охлаждения и дали предельную нагрузку, то от платы может пойти волшебный дым.