TDP Intel для настольных ПК больше не используется для прогнозирования энергопотребления процессора

Из всех показателей, которые мы обычно обсуждаем на wfoojjaec, мы утверждаем, что TDP (расчетная тепловая мощность) - это худший вариант. Если тактовая частота, количество ядер, IPC и пропускная способность памяти - несовершенные методы сравнения возможностей двух процессоров, TDP - по крайней мере, в том виде, в котором он сообщается на текущих процессорах Intel для настольных ПК - миновал несовершенство и теперь является совершенно плохим.

Anandtech недавно опубликовал подробное описание энергопотребления и поведения двух разных процессоров Intel Comet Lake. Core i7-10700K (8C / 16T, базовая частота 3,8 ГГц, пиковая частота 5,1 ГГц, все ядра 4,7 ГГц, TDP 125 Вт) сравнивали с Core i7-10700 (8C / 16T, базовая частота 2,9 ГГц, пиковая частота 4,8 ГГц, 4,6 ГГц все ядра, 65 Вт TDP). Целью сравнения было измерить производительность процессора мощностью 65 Вт с его гораздо более низкой базовой тактовой частотой по сравнению с моделью с возможностью разгона с почти вдвое большим TDP.

На бумаге TDP процессора Intel - это максимальная мощность, потребляемая при постоянной рабочей нагрузке на базовой частоте. Причина, по которой 10700K имеет TDP 125 Вт по сравнению с TDP 10700 65 Вт, заключается в огромном разрыве в их базовой частоте. Разница в цене в 52 доллара между версией процессора K и не-K в сочетании с более низкой базовой частотой и более низким TDP означает, что покупатель, который выберет Core i7-10700 вместо Core i7-10700K, будет покупать более низкую -мощная версия чипа, в которой производительность заменяется энергоэффективностью.

На самом деле Core i7-10700 потребляет даже больше энергии, чем Core i7-10700K:

Это требует небольшого объяснения. Следует отметить, что AMD использует другую формулу для расчета TDP. AMD определяет свои значения TDP на основе всего рабочего диапазона процессора. Микросхемы 95 Вт и 105 Вт могут потреблять от материнской платы не более 142 Вт, если конечный пользователь не отменяет это. Точно так же чипы мощностью 65 Вт ограничены потребляемой мощностью 88 Вт, если не отменены.

TDP не указывает на то, к чему он привык

Тот факт, что я вынужден использовать слово «подразумевать», является еще одной причиной, по которой TDP заслуживает номинации на «Худший показатель в истории». AMD и Intel всегда старались сказать обозревателям и энтузиастам, что TDP не является мерой энергопотребления. Однако в течение как минимум десяти лет существовала достаточно стабильная взаимосвязь между TDP, которую Intel и AMD заявляли в своих спецификациях ЦП, и максимальным энергопотреблением, которое вы наблюдаете от чипа при типичной рабочей нагрузке. Если микросхема Intel заявляет максимальный TDP 95 Вт, ЦП обычно достигает 85-90 Вт. Время от времени AMD или Intel выпускали новую версию ранее выпущенного чипа с более низким TDP, дополнительно подчеркивая идею о том, что более низкие TDP = более низкое ожидаемое энергопотребление.

Стоит отметить, что Core i5-10600K соответствует старому правилу. Он рассчитан на 125 Вт и потребляет 131 Вт на пике. Версия процессора 65 Вт, Core i5-10600, почти наверняка страдает той же проблемой, что и Core i7-10700 по сравнению с 10700K, а именно потребляет намного больше 65 Вт. Мы не можем подтвердить это без тестирования, но, судя по тому, как Core i7-10700 сравнивается с 10700K, нет оснований сомневаться, что Core i5-10600 также значительно превысит свои 65 Вт с настройками материнской платы OEM по умолчанию.

На протяжении большей части 2010-х годов Intel поддерживала типичное энергопотребление ЦП для настольных ПК на уровне или ниже номинального TDP ЦП даже при пиковом энергопотреблении. После того, как AMD выпустила Ryzen, и Intel пришлось начать добавлять больше процессорных ядер к своим настольным компонентам, ситуация изменилась. Core i9-10850K потребляет до 265 Вт, но претендует на TDP 125 Вт. Core i7-10700 требует 65 Вт, но потребляет до 214 Вт под нагрузкой при настройках материнской платы по умолчанию. Старая взаимосвязь между TDP и ожидаемым энергопотреблением больше не актуальна для высокого сегмента рынка Intel. Core i7-10700 гарантированно потребляет не более 65 Вт, если вы отключите Turbo. Если вы этого не сделаете, ЦП будет принимать любые инструкции Turbo, передаваемые материнской платой.

OEM-производители контролируют значения Turbo для материнской платы

Intel не навязывает частоты Turbo различным производителям материнских плат. Вместо этого он побуждает их чрезмерно разрабатывать свои платы и определять свои собственные значения для кратковременного максимального потребления мощности (определяемого как PL2) и других переменных, связанных с разгоном. Это один из способов, которым Intel дает OEM-производителям возможность дифференцировать свою продукцию. Если Asus, Gigabyte или MSI хотят переконструировать материнскую плату, чтобы обратиться к самому сложному из хардкорных наборов для разгона, им разрешено это сделать. Intel говорит, что если эта плата может дольше работать на данном процессоре на более высокой частоте, это нормально.

AMD и Intel предоставляют OEM-производителям свободу определять эти параметры, потому что обе компании активно хотят удовлетворить потребности заядлых энтузиастов, стремящихся к максимальной производительности. Разница в энергопотреблении между официальными рекомендованными спецификациями Intel и значениями по умолчанию OEM довольно большая:

Если установлены значения Intel по умолчанию, мощность Core i7-10700K снова падает до 125 Вт после короткого периода разгона. Когда установлены значения материнской платы по умолчанию, чип будет работать на 217 Вт бесконечно. Как отмечает Anandtech, «Intel полностью поддерживает изменение этих значений поставщиками материнских плат». Компания предложила обозревателям протестировать несколько коммерческих материнских плат перед выпуском, чтобы сравнить их поведение. Читатели должны знать, что ни один веб-сайт или публикация не имеют достаточной пропускной способности для проведения таких исчерпывающих сравнений перед запуском, особенно с учетом реалий поздно поступающего оборудования и обновлений UEFI в последнюю секунду, которые изменяют поведение ЦП от версии к версии.

Intel необходимо улучшить энергопотребление и тактовую частоту связи

Хотя мы признаем, что OEM-производители в конечном итоге управляют настройками турбо-режима, продавать ЦП с «TDP 65 Вт», когда этот ЦП фактически потребляет более 200 Вт при работе с настройками материнской платы по умолчанию, неискренне. Intel, к сожалению, внесла изменения в коммуникацию, которые ухудшили ситуацию.

Недавно Intel изменила то, как она говорит о процессорах Tiger Lake. Вот сравнение с веб-сайта Intel Ark, где вы можете найти различные спецификации процессоров. Это сравнение встроенного Core i7-1185GRE и мобильного Core i7-1180G7. Слева встроенный, справа мобильный.

Для встроенной части Intel указывает TDP 15 Вт и базовую частоту 1,8 ГГц. Это означает, что компания гарантирует тактовую частоту 1,8 ГГц при TDP 15 Вт, если Turbo отключен. С правой стороны, для Tiger Lake, Intel определяет диапазон TDP (7–15 Вт) и диапазон базовых частот (900–2,2 ГГц). Конечному пользователю остается угадать, на какой TDP нацелился OEM-производитель и какова будет минимальная производительность машины.

Природа настроек Turbo, реализованных как Intel, так и AMD, позволяет чипу превышать установленный TDP. Процессоры AMD имеют TDP 105 Вт и разгоняются до 140 Вт, то есть разница в 1,33 раза. Процессор Intel с TDP 65 Вт вырастет до 215 Вт, что в 3,3 раза больше. Обратите внимание, что эта проблема, по-видимому, в основном ограничивается процессорами Intel более высокого уровня с низким энергопотреблением: Core i5-10600K находится в пределах своего TDP при пиковой потребляемой мощности, а 10700, 10700K и 10850K - нет. Core i5-10600, хотя здесь не проводились измерения, вероятно, также будет иметь пиковую потребляемую мощность значительно выше его 65 Вт TDP.

У Intel есть выбор

Легко понять, почему Intel не изменила способ определения или передачи TDP своим клиентам: это сделало бы high-end компании намного хуже по сравнению с AMD. Core i9-10850K потребляет до 265 Вт. Если вам нужен процессор AMD с таким бюджетом мощности, вам нужно купить Threadripper.

Нет ничего плохого в том, что Intel создала чип, который потребляет более 250 Вт, но конечные потребители должны знать, какое решение для охлаждения им нужно, и как настроить материнскую плату для обеспечения малой мощности и эффективности. Хотя сообщество высокопроизводительных компаний меньше, чем сообщество высокопроизводительных, люди могут создавать и строят машины с малым форм-фактором, явно предназначенные для работы в условиях пониженного энергопотребления.

Покупатель, который приобретет Core i7-10700 мощностью 65 Вт для такой сборки, может быть неприятно удивлен поведением процессора. Даже если это не так, разница в 3,3 раза между указанным TDP и фактическим энергопотреблением делает данные хуже, чем бесполезными для конечного пользователя. TDP 65 Вт не только ничего не значит с точки зрения поведения, которое увидит конечный пользователь, но и побуждает покупателя думать о ЦП на 65 Вт как о чипе с существенно меньшей мощностью, чем ЦП на 125 Вт. Как показывает Anandtech, это не так.

Учитывая, что конечные пользователи по-прежнему связывают TDP с некоторым показателем мощности, потребляемой процессором, у Intel есть выбор. Он может продолжать скрывать фактические данные о потреблении энергии или изменять свои метрики и начинать сообщать значимые значения, которые помогают клиентам выбрать процессор, который они хотят купить. Сейчас, по данным AT, Core i7-10700K на 52 доллара дороже, чем Core i7-10700, и опережает его примерно на 2 процента. Энергопотребление между этими двумя показателями показывает, что Core i7-10700K потребляет примерно на 10 Вт меньше при максимальной нагрузке, вероятно, из-за улучшенного распределения.

В настоящее время Intel движется в неверном направлении по этим показателям. Удаление базовых часов из Tiger Lake нечестно. Так же продает пользователям процессор мощностью 65 Вт, который потребляет более 200 Вт при заводских настройках материнской платы по умолчанию, не сообщая им об этом. Эти упущения, очевидно, в пользу Intel, поскольку позволяют сообщать о более низких TDP по сравнению с AMD. Они подразумевают, что Intel больше заботится о том, чтобы свои продукты выглядели хорошо, чем честно общаясь со своими клиентами о том, какого поведения им следует ожидать. Создание маломощной системы с чипом, который может и будет повышать до 215 Вт, если специально не настроен так, чтобы этого не делать, - это то, о чем люди должны знать заранее. Это нормально - дать OEM-производителям свободу устанавливать ограничения мощности по своему усмотрению, но клиенты также должны быть проинформированы о том, как эта свобода может повлиять на их собственные сборки системы.

В настоящее время нет очевидной связи между номинальным TDP высокопроизводительных процессоров Intel для настольных ПК и потребляемой мощностью, которую вы фактически увидите на уровне материнской платы при настройках OEM по умолчанию. Размер зазора зависит от модели материнской платы. Некоторые коммерческие системные платы действительно поддерживают настройки Intel по умолчанию, но системные платы для энтузиастов, как правило, нет.

Проблема здесь не в том, что Intel дает OEM-производителям свободу определять свои собственные режимы работы Turbo. Проблема заключается в том, что опубликованные Intel TDP больше не отражают того, чего может ожидать конечный пользователь.

Intel может скрыть тот факт, что технически TDP не предназначен для измерения энергопотребления, но он напрямую выиграл от мнения пользователей об обратном. Он извлекает выгоду из этих предположений, потому что раньше эти предположения были верными. Мир не кончился, когда AMD представила FX-9590, процессор с TDP 220 Вт. Мир Intel не закончится, если компания начнет публиковать данные о пиковом или типичном энергопотреблении своих чипов при полной нагрузке.

Intel имеет право определять показатели, которые имеют значение только для OEM-производителей, но не имеет права представлять эти показатели, как если бы они говорили что-то уместное или полезное для ее клиентов. Прямо сейчас TDP процессоров Intel для настольных ПК бесполезны с точки зрения прогнозирования поведения энергопотребления, которое вы увидите на материнской плате для энтузиастов, использующей заводские настройки по умолчанию. Это наглядно верно для Core i7-10700 по сравнению с 10700K, и мы сильно подозреваем, что это подтвердится и для Core i5-10600 по сравнению с 10600K.

Хотя процессоры AMD также превышают свои TDP при пиковой мощности, они не делают этого в той же степени. AMD также представила режим Eco в своей серии Ryzen 3000 через Ryzen Master, который позволяет конечным пользователям снизить энергопотребление на одну ступень ниже, чем на складе.

Intel может решить эту проблему разными способами. Он может начать публиковать пиковый TDP или создать новую метрику, которая более точно отражает фактическое энергопотребление. Он может повысить базовый TDP, чтобы согласовать заявленное энергопотребление с энергопотреблением всех ядер ЦП в режиме Turbo при типичной (а не пиковой) рабочей нагрузке. Это могло бы создать метод для конечных пользователей, чтобы установить CPU на заданный TDP в программном обеспечении. Все эти изменения улучшат нынешнее статус-кво.

Intel необходимо внести коррективы, если она хочет, чтобы пресса продолжала рассматривать опубликованные ею значения TDP для настольных и мобильных устройств как достоверную и полезную информацию. Единственное, что в настоящее время показывают значения TDP Intel, - это то, какое тепловое рассеивание необходимо обеспечить OEM, если они хотят использовать процессор только на базовой частоте, без какого-либо турбо-режима. Это бесполезно для высокопроизводительных пользователей и требует соответствующего обращения.

Опубликованные AMD цифры TDP не отражают пиковую потребляемую мощность, но измеренная пиковая мощность всего на 1,16x (5600X) - 1,33x (5900X) выше заявленного TDP 105 Вт. Измеренная Intel пиковая мощность в 1,63 раза выше, чем TDP для Core i7-10700K, в 2,12 раза выше для Core i9-10850K и в 3,3 раза выше для Core i7-10700. Невозможно утверждать, что Core i7-10700 - это процессор мощностью 65 Вт с серьезным лицом. Не учитываются практические реалии того, как OEM-производители настраивают свои собственные материнские платы.

14-нм ЦП с TDP 200–250 Вт не так хорошо сравнивается с AMD, как 14-нм ЦП с TDP 65–125 Вт, но Intel, как известно, гордится тем, что руководствуется разработкой, а не маркетингом. Здесь у компании есть шанс доказать это. Ракетное озеро запускается в марте. Intel может воспользоваться этой возможностью, чтобы определить более достоверный рейтинг TDP, предоставить новую альтернативную метрику и / или предоставить экономичный режим, который легко доступен в программном обеспечении, чтобы помочь пользователям, ориентированным на эффективность.

На данный момент мы советуем взять любой опубликованный TDP Intel для высокопроизводительных настольных ПК и умножить заявленное значение на 1,5–3,3 для более точной оценки пиковой мощности процессора. Используйте 1.5x - 2.25x для обычных высокопроизводительных процессоров для настольных ПК и 2.25x - 3.3x для SKU с низким энергопотреблением. Хотя это очень приблизительная оценка, она намного точнее, чем опубликованные Intel TDP для настольных ПК. Эта проблема, вероятно, распространяется по крайней мере так же далеко в стеке, как Core i5-10600 по сравнению с Core i5-10600K. AMD уверенно приземляется в пределах заявленных значений TDP или относительно близко к ним, в то время как наименьшее измеренное отклонение Intel почти вдвое превышает наибольшее значение AMD.

Надеюсь, новый генеральный директор Intel Пэт Гелсингер внесет изменения, которые улучшат общение. На сегодняшний день значения TDP AMD и Intel для настольных ПК несопоставимы, и, хотя обе компании превышают опубликованные ими значения при пиковой нагрузке, показатели AMD находятся, по крайней мере, примерно в своих измеренных значениях. Intel - нет.

Читать далее

RISC-V делает шаг навстречу мейнстриму с платой SiFive Dev Board и высокопроизводительным процессором

RISC V продолжает завоевывать рынок, на этот раз с более дешевой и более полнофункциональной тестовой материнской платой.

VIA Technologies и Zhaoxin укрепляют связи с разработчиками процессоров x86

VIA и Zhaoxin углубляют свое стратегическое партнерство за счет дополнительной передачи интеллектуальной собственности, предназначенной для ускорения долгосрочной разработки продукта.

Intel представляет новые мобильные графические процессоры Xe Max для создателей контента начального уровня

Intel выпустила новый потребительский мобильный графический процессор, но у него очень специфический вариант использования, по крайней мере, на данный момент.

Что значит для рынка ПК, если Apple сделает самый быстрый процессор?

M1 SoC от Apple может иметь огромное влияние на рынок ПК. По прошествии 25 лет x86 может больше не быть самой производительной архитектурой ЦП, которую вы практически можете купить.