PC硬體功耗知多少?專業功耗儀告訴你

PC硬體功耗知多少？專業功耗儀告訴你

2013年08月09日 00:10作者：張偉（編輯）編輯：張偉（編輯）文章出處：泡泡網原創

    泡泡網主板頻道8月9日 隨著晶片製造工藝的發展，電腦的功耗不斷下降，但另一方面我們也看到了電源功率的節節攀升，動輒1000W的電源已經晃瞎了我們的雙眼，常規的功率計算方法動輒就將電腦的各部件功耗相加，得出一個超出很高的數字，電腦的功耗真有那麼高嗎？

    事實上電腦的實際功耗與電源的瓦數沒有直接關係，也不是電腦配件功耗之和這麼簡單。那具體應該怎麼算呢？我們首先來了解一些關於電腦功耗方面的誤區：

    1.電腦的功率≠電源瓦數：

    電源的瓦數是指電源輸出端（對機箱內部所有電腦配件）所能提供的額定功率。由於在用料方面會有冗餘設計，電源可以在超出額定功率的時候也能穩定運行一段時間，但並不建議長期使用。一些不良品牌會把最大功率當作額定功率標示，這是不負責任的做法，好在目前大品牌的電源都在實標額定功率。

    電源也會消耗一部分電能，不同電源的轉換效率並不相同，轉換效率越高，電源的耗電量越少。比如一款通過80Plus認證的額定400W電源，轉換效率為85%，那麼它在輸出400W功率的時候，輸入端（插線板處）的功率是470W，這就是我們通過插頭功耗儀測出來的數值，要比額定功率大，這很正常。

    電源的瓦數，並不等於電腦的實際功耗，就如同前面所說，當機箱內部配件需要消耗400W功率時，其實整機的功率是470W，電源要額外消耗掉70W。此外，很多時候機箱內部配件的功耗不會一直都那麼高。

    2.電源瓦數越大越費電？

    答案是否定的。電源自身的耗電量與轉換效率及負載有關，轉換效率越高耗電量越少，一般來說大功率電源都比較高端，會通過嚴酷的80Plus金牌/鉑金牌甚至鈦金認證，轉換效率會更高，所以耗電量越少。但這也並非絕對，如今中等功率的鉑金牌電源也越來越多了，這種電源的轉換效率會比一般的大功率電源更高更省電。所以想要知道誰更省電，首先比轉換效率。

    另一方面電源的轉換效率也不是恆定的，一般在中等負載時轉換效率最高，假如電腦配件的總功率是500W，此時用1000W的電源就會比500W電源省電。

    3.TDP≠功率：

    TDP的英文全稱是「Thermal Design Power」，直譯為「散熱設計功率」。TDP是晶片廠商提供給電腦OEM廠商、散熱器/風扇/機箱廠商等進行系統設計時參考的，主要應用於CPU和GPU，TDP數值的相當於CPU/GPU 100%滿負荷運行時的發熱功率（可以把處理器想像成熱得快），散熱系統在設計時必須保證在處理器發熱最大的情況下，溫度依然處於設計範圍之內。

    所以說，CPU和GPU在正常情況下（不加電壓、不超頻時），其功耗絕對不會超過TDP。根據CPU和GPU負載的不同，實際功耗可能會接近於TDP（遊戲時GPU近乎滿載、數據處理時CPU近乎滿載）、也可能會遠低於TDP（上網、辦公、待機時）。

    簡單的把所有配件的TDP加在一起的話，這個數值更不可能達到，因為電腦所有配件的功率幾乎不可能同時達到最大。

    4.如何測試電腦功率？

    前面提到過，一般的評測都是通過插頭功耗儀測試出電源220V輸入端的功率，這就是電腦主機（不包括顯示器）的總功率。這種設備無法單獨測試主機內部配件的功率，想知道CPU和顯卡哪個更費電，你只能根據經驗來猜。

    好在我們通過中國計量科學院，獲得了一套非常專業的設備，通過特殊的設計，「截獲」了電腦內部所有配件的供電線，從而計算出了每個配件單獨消耗的功率，那麼在不同應用環境下，電腦內部什麼配件最耗電呢？一起來看一看吧！

    這套設備名叫「PPAS精確功耗採集系統」，由中國計量科學研究院研製，產品體積小巧，易於攜帶，測試結果準確可靠，可精確到0.001W。

PPAS精確功耗採集系統的顯示屏，可以實時顯示配件功率

    電腦主機內部的配件，無外乎CPU、主板、顯卡、硬碟、風扇這些，PPAS精確功耗採集系統就通過幾個組件，將這些關鍵配件的耗電量全面監控。

    上圖為PPAS精確功耗採集系統的「CPU/主板/風扇/硬碟」功耗採集電路板，電源通過24Pin輸出給主板的各路電壓電流、通過8Pin輸出給CPU的電壓電流、通過SATA供電接口輸出給硬碟的電壓電流、通過3Pin輸出給風扇的電壓電流，都被這套系統所「截獲」，通過定製的處理器計算出實時功率數值。

PPAS精確功耗採集系統的顯卡PCIE供電分析裝置

PPAS精確功耗採集系統的顯卡功耗採集電路板

    與CPU單獨依靠4Pin/8Pin供電不同，顯卡除了用外接的6Pin/8Pin供電外，PCI-E插槽也會提供一些電流，所以想要獲得顯卡的真實功率，這部分的供電也需要「截獲」。上圖中通過24Pin獲得顯卡PCI-E接口部分的供電，6Pin/8Pin供電可以直接從電源輸出口獲得，加起來就是總功率了。當然，顯卡外接供電和PCI-E供電各佔多少百分比，這套設備都可以分析出來。

    這塊電路板是PPAS精確功耗採集系統的數據處理中心，通過前面兩塊電路板獲得的CPU、主板、顯卡的電壓電流數據，都通過USB接口匯集到這裡，然後輸出到顯示屏和電腦中。

    隨便找一臺電腦，安裝一個小工具軟體，通過PPAS精確功耗採集系統，就可以獲得非常詳細的Excel數據，對硬體的功率消耗情況進行分析。

    圖為PPAS精確功耗採集系統全部安裝完畢後的最終效果圖，由於需要採集的數據類目較多，所以各種接線顯得很亂，不過無所謂，相信大家需要的是精確的結果，過程是無所謂的。

    如果您對這套PPAS精確功耗採集系統感興趣的話，可以訪問中國計量科學院官方網站，獲得更詳細的資料。http://www.zgjljs.com/info.asp?id=222

    測試平臺（Core i7 4770K + Intel Z87 + Radeon HD 7970 GHz）

    藉助功耗測量工具我們可以獲得PC主要部件的實時功耗信息，測試平臺我們選擇了Intel最新的Z87+Core i7 4770K的組合，主板來自微星的Z87 XPOWER，配備的顯卡為AMD公版Radeon HD 7970 GHz。

    存儲方面除了流行的SSD--影馳Thunder GT 128，我們也選擇了一塊3TB 7200RPM 3.5吋機械硬碟，而內存方面則為主流的雙通道8GB DDR3 2133，電源來自Antec HCP-1000，通過了80Plus鉑金認證。

    平臺待機功耗表現

    首先來看一下待機功耗的表現，啟動到系統後，不加載任何軟體，待系統閒置10分鐘後開始記錄平臺的平均功耗，記錄時長為5分鐘。

    待機狀態下出乎我們的意料，主板以37.457W功耗成為PC最大功耗部件（當然主板的功耗也包括插在上面的內存），而其次是CPU和顯卡，Core i7 4770K待機功耗為15.333W，Radeon HD 7970 GHz則為8.802W，另外CPU風扇葉耗費了3.537W的功耗。

    值得注意的是Radeon HD 7970 GHz使用的渦輪風扇功耗也不容忽視，在進一步讓風扇停轉後，Radeon HD 7970 GHz只有3.5W左右的功耗，而這之間的5W功耗差值就是由渦輪風扇產生。

    CPU滿載功耗

    CPU滿載我們使用了Lynx 0.6.3負載測試工具，記錄時長為1分鐘，Core i7 4770K滿載平均功耗達到69.794W，值得注意的是主板的功耗也略微提升至32.622W。4770K的TDP是84W，實測滿載功耗沒有超過這個數值。

    GPU滿載功耗

    GPU滿載使用了Furmark工具，記錄時長也為1分鐘，最終Radeon HD 7970 GHz滿載平均功耗達到200.837W，而主板的功耗也得到大幅度提升，為51.879W。HD7970 GHz的TDP是250W，我們實測滿載功耗同樣沒有超過TDP。

    基於Radeon HD 7970 GHz顯卡在上面的停轉功耗表現，測試又列出了待機環境下25%、50%和100%轉速下的功耗表現。

    實際測試不難發現，渦輪風扇滿載功耗不容忽視，100%狀態下約有22W左右的功耗（25.216-3.576=21.64）。

    SSD和HDD滿載功耗

    SSD和HDD早已經不是PC的耗電大戶，實測影馳Thunder GT 128待機和滿載分別只有0.376W和1.167W，而HDD的功耗還是不容忽視的，雖然待機只有約1.149W，但是滿載卻有7.752W，值得注意的是如果HDD做系統盤，不進入休眠狀態，3.5吋硬碟正常運轉也有6W多的功耗。

    平臺關機狀態功耗

    最後一項測試可能會被很多用戶忽視，PC在關機狀態下也有功率消耗的，而這些功耗99%來自主板，這主要是主板為了維持5V供電狀態和預開機準備，功率約在3W左右，另外有些滑鼠和鍵盤也會在關機狀態處於工作狀態，帶來一定的功率消耗。

    全文總結：

    由於測試設備和時間的限制，測試並沒有將目前主流的PC硬體功耗做一個詳細的測試（後續有分類的功耗測試），而是選擇了一套典型平臺作為參考。

    從一系列的待機和滿載功耗表現不難看出，CPU和顯卡依然是PC的兩大耗電大戶，而CPU由於工藝進步和性能趨於飽和，目前可以很好的控制在100W以下，倒是顯卡為了追求性能，動輒200W+的水準，當然主流顯卡依然集中在100W左右的水平，也就是1個6pin PCI-E輔助供電的產品。需要注意的是雖然顯卡滿載功耗非常高，但是待機控制還是非常不錯的，最低3W的功率足以讓主板甚至是HDD汗顏，所以除了遊戲時間，整個PC的功耗還是控制在很低的水平。

    至於CPU風扇和硬碟功耗則非常低，一些平臺這些加載一起都不足10W，而SSD相比HDD的優勢也非常明顯，滿載僅1W的功耗相對於整臺PC微不足道。CPU風扇的功耗也比較低，待機和滿載差別並不是很大，當然轉速不是非常高的情況下，基本都在5W以下，也就是12V-0.4A的規格。

    稍微需要注意的是顯卡風扇由於要面對顯卡巨大的發熱量，功耗比CPU風扇高出數倍，特別是渦輪風扇。■<