眾所周知,處理器中最難確定的事情之一是實際(負載)功耗。對於英特爾最新的CPU而言,這更是個大問題。雖然市場上的TDP通常在95-125W左右,但在高負載下,大多數高端晶片的功耗會達到180W。目前,Intel最新的Comet Lake-S處理器在功耗方面又創新高,Core i9-10900K在負載下的功耗高達260W,而Core i7-10700K則可高達229W。相比之下,AMD的Ryzen 9 3900X和3700X分別限制在150W和90W以下。那麼,為什麼英特爾的高端處理器會消耗這麼多的功率,而這些晶片的功率管理特性又是怎樣的呢?
對於初學者,您應該知道這不是硬體異常或故障。事實上,英特爾CPU的TDP始終和其睿頻頻率有著極大的關係,當CPU提升到更高的「渦輪頻率」時,功耗將大大增加,此時電源狀態或配置文件稱為PL2(電源級別2),而睿頻狀態下的電源配置是PL2。
然後是Tau,它確定PL2狀態的間隔。首次啟動PC時,其功率限制將設置為PL2,遠高於規格PL1的限制。根據負載,您的處理器將使用一個或多個內核並提升到額定Turbo頻率。在大多數單線程和強度較低的應用中,儘管達到最大提升頻率,但功耗仍低於PL2。
但是,當您運行更密集的應用程式時,例如說Cinebench多線程或7-zip,您的所有CPU內核將開始起作用。在這種情況下,功耗將迅速飆升至PL2極限,處理器將降低全內核頻率,以控制功耗。
在標準條件下,處理器將在持續時間「 Tau」(通常為56秒)內保持PL2功率狀態,然後返回PL1,從而將時鐘速度降低至基本頻率。這將一直持續到完成繁重的工作負載並且CPU返回空閒狀態為止。之後,它將返回PL2功率限制並重複上述行為。
但是,無論好壞,英特爾從不制執行PL2和Tau值,主板供應商可以自由選擇是否在固件中進行設置。因此,大多數高端Z系列主板的PL2和Tau值都比英特爾規定的高得多。例如,Core i9-9900K的PL2值為119W,但是大多數OEM將其PLW設置為160或180W,從而使Tau無限大。雖然這似乎是提高性能的簡便方法,但它很難標準化TDP並比較不同系統之間的效率/功耗。
主板供應商這樣做的原因很簡單:要領先於競爭對手。它們在其旗艦產品中包括10相以上的多相VRM,從而安全地增加了PL2功耗,並允許處理器無限期地提升到最大頻率。
只要您沒有達到散熱限制,這意味著大多數高端Intel處理器將消耗比規格更多的功率,並更多,更長時間地提高Turbo頻率。只有在筆記本電腦和手持設備中,散熱和電池壽命才是問題所在,英特爾建議OEM強制採用PL2和Tau值。在臺式機領域,這都是公平的遊戲。