真的只要7W麼?Intel的「陰謀與陽謀」-Intel,Ivy Bridge,Y系列,7W...

2021-01-09 快科技

1、SDP指標起風波

在過去的一兩年中Intel已經不再刻意強調CPU的性能,反而開始注重處理器的功耗了,特別是從Ivy Bridge架構開始,桌面四核CPU的TDP功耗從95W降低到了77W,移動版處理器中雖然還會有45W的高性能型號,但是低功耗版會從17W降到15W,Intel的目標是將處理器的功耗降低到10W以內。

Intel之所以如此重視CPU的低功耗設計,原因不外乎以下幾條:首先是AMD的不爭氣,在性能上已經無力跟Intel一較長短,製程工藝上更是不能比,Intel的處理器性能上已無壓力。第二條,現在給Intel更大壓力的主要是ARM陣營,因為智慧型手機和平板發展勢頭比臺式機、筆記本還猛,這是Intel一直想進而不得的領域,但是ARM處理器憑藉低功耗優勢幾乎統治了這個市場,甚至還打算借未來的64位ARM處理器進軍伺服器市場,這就跟Intel的業務有衝突了。第三個則是Intel的超極本,提出這個概念兩年來超極本並沒有達到Intel的要求,需要在設計、功耗及續航時間上再加把火。

因此,雖然現在少了AMD的拼命追趕,但是Intel面臨的挑戰反倒多了,降低功耗的壓力很大,好在Intel有地球上最牛的半導體製造工藝,特別是去年量產的22nm+3D 電晶體工藝,在漏電流、低電壓等指標上優勢明顯,Intel可以完成自己制定的目標了。

這個產品就是之前報導過的功耗只有7W的Y系列移動處理器,它是基於Ivy Bridge架構的超級功耗移動型號,功耗比現在10-13W的Atom D系列還要低了,不過也正是它極低的功耗設計引發了一場規模不亞於Tegra 4的新論戰。

7W功耗的Y系列移動處理器之後,The Verge率先發難,認為這一系列的處理器的功耗不實,只是市場宣傳的勝利,因為TDP功耗還是10-13W,而Intel著重宣傳的7W實際上是SDP,屬於偷換概念。上周六法國Hardware.fr網站也加入了,昨天德國Computebase網站也報導Intel SDP功耗引起的爭議了,INQ等媒體也開始介入報導,以致於Intel也不得不開始正面回應媒體的質疑了。同行超能網特地就此事做了一個總結性的深入分析,揭開了Intel幕後的「陰謀和陽謀」。

在下判斷之前就必須先了解這個事的來龍去脈,特別是處理器的TDP、SDP等各種術語的含義,了解了這些背景知識後我們才可以看看這場爭論到底是Intel想推動新的處理器設計規範,又或者這只是商人的狡猾,7W功耗只是市場宣傳的噱頭而已。

2、SDP到底是什麼

先來解釋一下這些讓人頭疼的術語吧。

TDP:Thermal Design Power,熱設計功耗

GDP(雞的屁)這個縮寫我們非常熟悉了,年底了很快又要在電視上看到《新聞聯播》興高採烈地給我們報導今年的GDP是多少多少了。TDP(Thermal Design Power,熱設計功耗)這個單詞在超能的新聞和評測裡也見了太多了,它是指處理器達到最高負荷的時候釋放出的熱量,單位為瓦(W),這是維基百科裡的解釋。Intel的官方定義中說法類似,也是指CPU在最極端情況下的熱量散發情況。

TDP的定義中可以看出TDP主要是為CPU散熱考慮的,不過衡量這個指標的單位用了物理學中的功率,也就是瓦特,95W的TDP意味著CPU散熱器要能在1秒內將95焦耳的熱量散發出去,這樣CPU就不會因為散熱不及時導致熱量積累進而燒壞CPU。

TDP嚴格來說不能跟CPU功耗劃等號,因為這是為散熱器設計的,但是因為它的單位跟功耗是一樣的,而且這個指標確實也能部分程度地反映出CPU功耗高低,所以大家也就稀裡糊塗地用TDP指標衡量CPU功耗了。

測量TDP時需要保證CPU所有核心全速運行、最大化測試溫度(一般是TJ105°C,CPU晶片溫度)、包括核心電壓(VDD)、NB電壓(VDDNB)、IO電壓(VDDIO)、VLDT、VDDA等在內的電路電壓最大化。

Intel一直想讓大家了解的是:TDP不等於CPU最大功耗,前者只是極端情況下的散熱指標,CPU最大功耗理一般是要低於TDP值的。


這是早前ixbt做過的Core i7-3770K功耗對比,其TDP是77W,Linpack中CPU峰值功耗是72.3W

不過上面的解釋主要是從CPU角度來說。AMD的CPU也大體遵循了Intel的說法,不過在GPU上NVIDIA對TDP還有不同的解釋,早前我們也做過顯卡TDP的解析和測試,讀者不妨對照參考一下。

SDP登場:Scenario Design Power,場景設計功耗

隨著技術的進步TDP值是在不斷下降的,不過這還不夠,在Y系列移動處理器中Intel又提出了SDP(Scenario Design Power,場景設計功耗)的概念,處理器功耗指標再次大幅降低。

SDP的場景設計可以理解為某些日常使用。它模擬的是CPU在這樣常規負載中的功耗,反應CPU輕負載下的功耗值,而不是TDP所表述的針對散熱設計的指標,本質上是有區別的。單純從數值上講,SDP要比TDP低不少,這也是引發爭議的關鍵。

以其中的Core i3-3229為例,正常的TDP為13W,而SDP只有7W!同志們,Intel同學不需要一槍一彈,只要換個名字就能把功耗降低了一半,這是神一般的進步啊!

SDP的概念很容易讓人迷糊,因為Intel也沒有清晰的定義,大體就是說SDP是一種新的衡量處理器在視頻播放、內容創建等輕負載情況下的功耗值,不過Intel並沒有指出使用了那些應用或者程序來模擬這個負載,需要指出的是TDP是跟CPU功耗沒有關係的,不過SDP已經相當於CPU實際應用功耗了,並不是為散熱考慮的。

SDP的概念有點接近平均功耗或者實際負載功耗的味道了,它是好是壞先不討論,因為Intel還不是第一個提出類似觀點的人,實際上AMD前幾年在提出了一個ACP平均功耗的概念,當時Intel的表現跟現在可不一樣。

回憶遙遠的前輩ACP:AMD提出的平均CPU功耗

AMD的ACP是指Average CPU Power平均CPU功耗,最早在「伊斯坦堡」架構的六核Opteron處理器上出現,因為AMD認為TDP指標不能準確反應自己的六核處理器(還不是因為這個指標數值高了),所以他們提出了ACP的概念。

在ACP的測試中,AMD在涉及伺服器應用中的測試項目中中挑選了5個以模擬伺服器CPU的真實負載,用到的軟體是TPC Benchmark-C、SPECcPU2006、SPECjbb2005以及Stream,他們或偏重浮點性能,或偏重整數性能,或者偏重Java及Web應用,總之就是用這幾個項目來衡量CPU的平均功耗。

另外,AMD強調他們用于衡量ACP功耗的CPU是特別挑選的,不過挑選的是其中發熱最大的,而且為了模擬伺服器的真實環境,測試的環境溫度高達70°C,條件也算是很苛刻了。

上面就是ACP功耗的功勞了,TDP 137W的伊斯坦堡架構處理器ACP功耗只有105W,其他TDP的處理器的ACP功耗也有不同程度的降低。

AMD認為自己的測試更符合真實情況,希望ACP能成為新的測試標準,不過呢,Intel不滿意了,他們跳出來反對ACP功耗,甚至專門出文對比TDP與ACP的優劣,認為AMD的ACP提法有誤導,因為ACP功耗不能反映出伺服器的內存、I/O以及磁碟控制器等部分的功耗,而且對熱設計工程師來說ACP完全無用,不可能根據這個指標來做散熱器設計。

Intel的態度總結起來就是他們不認同AMD的ACP說法,而且AMD的測試方法不詳導致不能制定出統一的標準,這個指標與TDP不具備可比性,只有TDP對TDP的比較才是最公平最真實的對比。

3、SDP只是聰明的誠實

看過了Intel嚴於律人、寬於律己的表現之後,我們再來判斷SDP吧。

如果SDP只是一種不同的衡量CPU功耗的算法也就罷了,但是SDP的說法還隱含著一個更致命的問題,那就是SDP指標下的CPU頻率遠低於CPU的正常頻率。

以這批7W SDP功耗的Y系列處理器為例,其中的Core i7-3689Y頻率是1.5GHz,TDP功耗是13W,最高可以加速到2.6GHz,但是SDP 7W的情況下其默認頻率只有800MHz(Turbo最高頻率也能達到2.6GHz)。現在明白了為什麼SDP功耗能降低這麼多的原因了吧,說白了Intel就是通過降頻降壓的手段完成的。

對此Intel也有自己的說辭:在低功耗CPU中降低頻率達到節能的做法很常見,就好像在家的時候會打開燈,不在家的時候會關燈一樣。此外,從低頻率下切換到高頻率下的速度也很快,快到足夠處理高要求的應用。不過Intel也稱這種7W SDP的處理器並不能經常或者長時間加速到高頻率,因此它用於在長時間運行遊戲或者渲染視頻之類的任務中有些勉強。

另外,TDP指標是用來證明CPU是可以在各種苛刻的環境或者狀態下都能保證CPU運行的,而SDP的測試要求及任務負載都縮水了。雖然這個指標可能更接近CPU真實情況,但是從用戶的角度來說,他們的CPU是需要勝任各種使用環境的,萬一用戶經常需要高負載工作呢?萬一有人就是喜歡拷機測試呢?這時候SDP就太誤導用戶了,不如TDP更可靠。

Intel辯解稱SDP的標註是一種「聰明的誠實」,這樣做是為了給合作夥伴更大的彈性以利用這種處理器。只不過這樣的解釋只會招來更多的質疑,雖然只是一個小小的SDP數值,但是這幾天來在多家媒體的圍攻之下Intel已經放低姿態了,在給媒體的公開回覆中他們說道:

「如果你們認真讀了我們的媒體發布聲明中的規格介紹,你會發現我們說的其實是這一系列的處理器工藝可以低至7W,Kirk的演講目的只是想告訴聽眾我們想說的事情,我們並不想捲入TDP與SDP兩種指標的技術細節中,也不想長篇累牘地做一番技術上的解釋。我們應該在媒體發布聲明中用星號標註出SDP的解釋的,這是我們的錯。」

Intel已經低姿態道歉了,SDP引起的小風波應該暫告一段落了,只是這樣的事不是第一次出,也不會是最後一次。商業公司總會選擇把最好的一面展現給用戶,不好的地方少提或者完全不提,這是揚長避短,本來是通行的做法,不過一旦有意無意誤導用戶就得不償失了,天朝以外的媒體可不是吃素的。

 

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