Как посчитать tdp процессора при разгоне
Разгон (overclocking) процессоров — один из самых доступных способов увеличить производительность рабочей станции без внушительных финансовых затрат. Однако новички, зачастую, не понимают, как к этому делу подступиться и переживают за работоспособность системы при неправильном разгоне. На самом деле, базовый «оверклокинг» довольно легко провернуть при надлежащем уровне аппаратного обеспечения.
Принцип разгона любого процессора
Каждый процессор состоит из нескольких ядер, которые работают на определенной тактовой частоте, измеряемой в ГГц (МГц). Это значение показывает количество тактов процессора в секунду и получается путем умножения множителя процессора на частоту шины (некий магистральный канал, который обеспечивает взаимодействие процессора с чипсетом). Частота шины сегодня является константным значением. Таким образом, мы получаем базовую частоту процессора (или частоту всех ядер), например, процессор Intel Core i3-9100F , согласно характеристикам, имеет базовую частоту 3,6 ГГц, то есть его базовый множитель составляет 36:
36 (множитель) x 100 МГц (const частота шины) = 3600 МГц.
Помимо базового значения частоты, практически любой современный процессор имеет режим повышенной производительности (Turbo Boost), когда множитель автоматически меняется, разгоняя ядра процессора. Для того же i3-9100f это значение составляет 4,2 ГГц, то есть, согласно формуле, множитель процессора в нагрузке меняется на 42, вместо 36.
Принцип разгона процессоров состоит в том, чтобы увеличивать множитель процессора на значение, большее, чем установлено производителем, тем самым повышая тактовую частоту ядер процессора или увеличивая производительность системы за счет большего количества операций, обрабатываемых процессором в секунду.
Однако все оказывается не так просто. Для каждого процессора существует определенный порог частоты, который он не способен преодолеть без угрозы деградации ядер. Этот порог обуславливается напряжением и соответствующей температурой.
Что означает TDP?
Величина TDP ( Thermal Design Power ) или Требования по теплоотводу, отражает максимальное количество тепла, которое, как ожидается, будет генерировать ЦПУ или ГПУ при среднем использовании. Значение TDP выражается в Ваттах, и используется в качестве ориентира, для определения необходимого уровня системы охлаждения, для того чтобы избежать перегрева комплектующих.
Например, энергоэффективный ЦПУ с TDP 12 Вт, может охлаждаться очень небольшим кулером или вовсе одним лишь радиатором. С другой стороны, процессору с TDP 95 Вт, понадобиться довольно большой радиатор с хорошим вентилятором. Многие пользователи, также сравнивают этот показатель с реальным энергопотреблением компонентов, но на самом деле это не совсем верно
Поскольку этот показатель основан на тепловой мощности, то рассматривая его, можно лишь сделать предположение о том, как много мощности потребляет тот или иной компонент. Низкий TDP обычно означает и небольшое энергопотребление, что подразумевает меньшее выделение тепла и бо́льшую автономность. Однако, TDP не отражает максимальное энергопотребление. TDP - это, скорее, номинальная величина, которую можно использовать в качестве ориентира.
Более того, каждый производитель выполняет собственное, внутреннее тестирование, и самостоятельно рассчитывает рейтинг TDP для своего оборудования. Поэтому TDP разных производителей сравнивать друг с другом также не совсем корректно. Кроме того, разные чипы, обладают разной предельной температурой - критичной может быть, как 100, так и 40 градусов, а поскольку TDP отражает требования к системе охлаждения, то во втором случае показатель будет выше, потому что кристалл необходимо охлаждать более активно, и, следовательно, иметь кулер способный рассеивать большее количество тепла.
Turbo Boost – что это
Не всегда процессору нужно работать с максимальной частотой. В большинстве случаев ЦП даже не работает и в номинальном режиме, максимально экономя ресурсы. Достигается это и увеличением частоты, и переключением значения множителя. Понаблюдать за тем, как ведёт себя процессор можно при помощи утилиты CPU-Z, она в реальном времени может отображать частоту процессора и значение множителя. При возрастании нагрузки, к примеру в играх, или просчёте видео, или элементарном архивировании, когда сложность задач максимальна, процессор может переходить в особый скоростной режим, который и называется Turbo Boost. В этом режиме он работает на повышенных частотах с максимальным умножением, соответственно выделяет намного больше тепла. Turbo boost – это комплекс аппаратной и программной части, по умолчанию он включен и в CMOS материнской платы, и может быть выключен вручную только для каких-то тестов. Программная часть включена в состав операционной системы. Дополнительно ничего скачивать и устанавливать для работы Turbo Boost не требуется.
Вывод
Собственно, вывод напрашивается сам собой, введение новых тепловых показателей о реальной мощности процессора в разных условиях не является чем-то революционным, но раньше такую информацию можно было узнать, приложив дополнительные усилия. Информация о простом TDP процессора действительно устарела, потому что реально процессор может быть и в два, и в три раза горячее, чем было указано для штатного режима.
Соответственно теперь при сборе компьютера у обычного пользователя точно будет на одну ошибку меньше, при выборе подходящей системы охлаждения для процессора, зная его реальную возможную мощность и тепловыделение.
Тепловыделение процессора
И еще одна характеристика процессора, которая тебе пригодится при расчете охлаждения - его максимальное тепловыделение или тепловая мощность.
В англоязычной документации этот параметр носит название Maximum Thermal Power.
Его физический смысл — количество тепла, выделяемое работающим CPU за единицу времени.
Почему греется процессор?
Нагрев, прежде всего, связан с тем, что протекание тока в полупроводнике неминуемо влечет выделение тепла.
Из школьного курса физики известно, что энергия не берется из ниоткуда и не девается в никуда.
В данном случае она просто переходит в тепловую.
Ситуацию осложняет то, что микросхема «окружена» веществами, которые по своей природе плохо проводят тепло (корпус, изолирующие слои, etc.) и не дают тем самым кристаллу самостоятельно охладиться.
TDP больше не актуален
В принципе, проблемы с охлаждением возникали иногда и до этого, когда система охлаждения процессора приобреталась отдельно, и в какой-то момент, особенно под нагрузкой, наблюдался пропуск тактов процессора из-за перегрева, иногда сопровождавшийся щелчками в спикере на материнской плате, хотя система охлаждения покупалась согласно TDP, но без учёта Turbo Boost.
Несколько лет назад Intel вводил параметр энергопотребления, так называемый PL (Power Limit), который был более информативный и давал возможность точнее рассчитать нужную систему охлаждения. В таблице было два столбца, величина первого значения была привычным TDP процессора, а вот вторая величина – это предельная мощность и максимальное время нахождения ЦП в таком режиме. К примеру, для флагмана Core i9 11900K табличное значение PL1 равно 125 Вт, а второе значение, PL2, указано 250 Вт при времени нахождения в таком состоянии 56 секунд. Из этого можно сделать выводы, что если процессор будет работать в режиме Turbo Boost и 2 раза интенсивнее отдавать тепло системе охлаждения, которая была куплена согласно TDP, то в течение минуты СО будет однозначно перегрета и не сможет справится с отведением такого количества тепла и процессору придётся защищаться, пропуская такты.
Как отличается TDP у Intel и AMD
Хотя производители и несут ответственность за точное предоставление TDP для своих комплектующих, подходы Intel и AMD несколько отличаются. У процессоров Intel есть три важных характеристики - заявленное значение TDP, базовая частота и частота Turbo Boost. К примеру, у процессора Core i9-10900K, базовая частота равна 3,7 ГГц, а максимальная частота в режиме Trubo Boost составляет 5.3 ГГц, при этом TDP указан 125 Вт.
Вместе с тем, Intel заявляет, что такой TDP гарантируется только при работе процессора на базовой частоте в 3,7 ГГц для всех ядер. Как только ЦПУ достигает более высоких частот, повышается и его TDP. Однако требования TDP для подобных случаев не указаны.
Для других моделей процессоров разница между базовой и Turbo частотой может быть заметно меньше, но этого может быть вполне достаточно для того, чтобы ваша система охлаждения, рассчитанная на номинальный TDP, начала не справляться при длительной работе на повышенных частотах. Поэтому к выбору системы охлаждения следует относиться особенно тщательно, если вы собираетесь купить производительный процессор.
- TDP отражает тепловые, а не электрические ватты .
- TDP – это конечная величина, которая указывает производителям кулеров, какое тепловое сопротивление приемлемо для кулера, для обеспечения номинальной производительности процессора, указанной производителем.
- Тепловое сопротивление радиаторов измеряется в единицах, называемых θca ( первый символ – это буква греческого алфавита Тета ), которые отражают собой градусы Цельсия на ватт.
- В частности, θca представляет собой тепловое сопротивление между теплораспределителем ЦПУ и окружающей средой.
Сама формула выглядит следущим образом:
- tCase°C: Оптимальная температура для соединения кристалла/крышки распределителя, для достижения номинальной производительности.
- tAmbient°C: Оптимальная температура воздуха на входе вентилятора ЦПУ, для достижения номинальной производительности
- HSF ϴca(°C/W): Минимальное тепловое сопротивление радиатора, градусов Цельсия на Ватт, необходимое для достижения номинальной производительности.
В качестве примера, приводится расчет TDP для процессора AMD Ryzen Threadripper1950X:
Где 0.133 ϴca - это объективная характеристика AMD для тепловой производительности кулера, при которой можно достичь номинальной производительности процессора.
Другими словами, для Threadripper 1950X, компания считает оптимальной, температуру в 56° и рекомендует кулер с тепловым сопротивлением 0.133 ϴca, что позволит достичь заявленной производительности. Таким образом энергопотребление, при расчете TDP не учитывается вовсе.
Поэтому при выборе процессора, вам стоит учитывать разные подходы компаний в расчёте TDP, и стараться выбирать подходящее охлаждение.
В конце октября вышли процессоры Intel 12-го поколения , которые принесли много нового. Основное новшество – процессор стал гибридным и совмещает на одном кристалле как рабочие мощные ядра, так и энергоэффективные. Кроме этого, изменилось название техпроцесса, теперь вместо нанометров указывается Intel 7. Ну и ещё одно новшество, у Alder Lake-S исчезло такое привычное значение TDP, а появились два новых значения.
Маркировка процессоров
Для того чтобы рационально охлаждать кристалл, хорошо бы знать, до какой температуры ему не следует нагреваться.
Кроме экспериментального метода определения этой температуры и метода чтения технических характеристик есть еще один способ — чтение маркировки.
Найти ее можно непосредственно на процессоре.
А можно и с помощью специально предназначенной утилиты.
Информацию о максимально допустимой температуре Athlon’ов ХР (Thoroughbred, Thoroughbred-B и Palomino), МР, а также Duron’ов содержит третий справа символ их OPN-номера; Athlon’ов SlotA — пятый (считая последний отдельно стоящий).
Интерпретируются эти символы следующим образом: S=95, T=90, V=85, Y=75, R=70, X=65, Q=60 градусов Цельсия.
К первой группе относятся процессоры, маркировка которых начинается с AXD, A, D; второй — AMD-A, AMD-K7, etc.
Процессоры Intel максимальной температуры в своей маркировке, к сожалению, не содержат.
Есть еще одно «Но»: некоторые недобросовестные продавцы перепиливают маркировку CPU с целью продать их подороже.
Естественно, гарантию сохранности оригинальных данных о максимальной температуре процессора они не дают.
Посему не советую тебе особо доверять надписи на камне, купленном у Васи с радиорынка.
Пользуйся софтварным методом определения маркировки.
Питание процессора
4-pin подходит для питания процессоров не более 120 Вт. Компьютер продолжит работать и при более высоком потреблении энергии, но излишняя нагрузка будет негативно сказываться на состоянии как блока питания, так и материнской платы (4-pin может банально расплавиться и перегореть). Четыре провода 12 V имеют в два раза больше сечение, чем два, из-за чего увеличивается выдерживаемая нагрузка на кабели.
Процессоры греются, этим фактом никого не удивишь, и поэтому на них ставят кулеры.
Все хорошо, пока CPU работает на штатных частотах с предназначенным для него или подобранным специалистом кулером, но когда компьютер собирается самостоятельно, или система подвергается разгону, к охлаждению нужно подходить с особым вниманием.
Можно, конечно, не долго думая, брать кулер с медным килограммовым радиатором и огромным вентилятором, который не только охладит процессор, но и соберет пыль из всех соседних комнат, не говоря уже о звуковой имитации взлета «Боинга-747».
Есть другой вариант: можно просто посчитать, какой кулер с каким радиатором и каким вентилятором поддержит оптимальную температуру CPU, не создавая при этом лишних звуков и сквозняков в квартире.
Выбор материнской платы
Как уже было сказано, при разгоне процессора возрастает его энергопотребление и нагрузка на цепи питания материнской платы. Поэтому для безопасного разгона рекомендуется подбирать плату с качественными силовыми элементами.
При желании, конечно, можно заниматься оверклокингом даже на плате самого начального уровня, имеющей 4-pin разъем питания процессора и 3 фазы питания. Главное, чтобы в BIOS было доступно изменение параметров частоты. Однако подобные эксперименты могут закончиться плачевно, ведь в таком режиме железо работает «на износ», и неизвестно сколько оно проживет под повышенной нагрузкой.
Тепловыделение при разгоне
При разгоне тепловыделение CPU растет пропорционально частоте.
Если ты разгоняешь Athlon XP 1700+ (1.46 GHz), у которого типичное тепловыделение 44.9 Вт до 2000+ (1.66 GHz), то его тепловыделение будет 44.9 x 1.66 / 1.46= 51.05 Вт.
Если быть точным, растет оно не совсем пропорционально: пропорционально оно растет с увеличением частоты шины, а при увеличении напряжения происходит скачок.
Но в целом зависимость верна, и можно считать увеличение тепловыделения пропорциональным увеличению тактовой частоты.
Зачем охлаждать процессор?
Кроме того, что при повышении температуры процессора на 10 градусов его срок годности уменьшается вдвое, теряется приблизительно 1.5% производительности CPU.
Но даже вдвое уменьшенный срок службы камня превышает срок его «актуальности» (ты его поменяешь раньше, чем он выйдет из строя), а 1.5% от 2 ГГц — это всего-то 30 МГц.
Поэтому главная причина охлаждения CPU — это нестабильная работа и, в итоге, выход процессора из строя при превышении определенной критической температуры в течение определенного времени (зачастую, довольно продолжительного).
Например, существует неписанная зависимость летней стабильности системы: летом компы начинают глючить.
А о весомости этого аргумента можешь спросить любого счастливого обладателя раннего Athlon’а или Duron’а.
Да и эксперименты Тома Пабста с «естественным» охлаждением новых процессоров ты, возможно, видел в Интернете.
Так почему же высокая температура столь отрицательно действует на CPU ?
Это связано в первую очередь с тем, что в процессе жизнедеятельности в камне происходит помимо чисто электрических явлений еще и несметное количество электрохимических реакций, протекание которых во многом зависит от температуры.
Некоторым реакциям высокая температура идет на пользу, но в большинстве случаев ее влияние негативно.
Так что охлаждение необходимо!
Виды охлаждения
Для ПК существует два основных вида охлаждения: жидкостное и воздушное.
При использовании первого система охлаждения имеет такой вид: непосредственно к процессору прилегает полая внутри металлическая пластина, через которую с помощью насоса прогоняется жидкость.
Вода имеет большую чем воздух теплопроводность, поэтому гораздо лучше отводит от процессора тепло.
После получения тепловой энергии жидкость отводится в специальный радиатор, где и охлаждается.
Причем доводить ее можно до температуры гораздо ниже температуры окружающей среды, повышая тем самым эффективность системы.
Главный недостаток жидкостного охлаждения - сложность и, как следствие, дороговизна.
Воздушная система охлаждения представляет собой совокупность радиатора и вентилятора, именуемую в народе просто «кулером».
А может быть такое, что нужно TDP процессора умножить на (напряжение при разгоне делённое на напряжение в номинале)?
Не совсем бред, но не думаю, что это верно. Деление одного на второе это прирост, не так ли?
Смотри:
1.
Есть у нас, скажем, процессор, выделяющий 40Вт (как мой сейчас). Разгоним его на 20%.
То есть разница будет в 1.2 раза от номинала (если 120% поделить на 100%, то выйдет как раз 1,2 раза).
Тогда тепловыделение увеличится в 1,2 раза (очень примерно) с 40 до 48Вт.
2.
Если поднимаем напряжение.
Те же 40Вт и поднимаем на 20%. У нас прирост 1,2 раза (по прежней формуле). Вот при напряжении нужно прирост возвести в квадрат - 1,2*1,2=1,44 - во столько раз вырастет тепловыделение.
Вместо 40Вт получим уже 57,6Вт.
Если и то и другое, скажем на 50% разогнали, на 20% подняли напряжение. Дефолт был 65Вт.
65 * (150%/100%) * (120%/100%)^2
(крышка 2 это возведение в квадрат)
Далее 65 * 1,5 * 1,2*1,2= 140,4Вт.
Можешь TDP не считать - оно обычно завышено сильно. Потому волноваться редко когда есть смысл. Разве что при больших повышениях.
__________________
Core unstable, system malfunction
What fun is a computer if you don't push it for more than its rated!
Antinomy, а если взять TDP процессора умножить на (напряжение при разгоне делённое на напряжение в номинале) и умножить на (тактовая частота при разгоне делённая на тактовую частоту в номинале).
Это увеличит точность измерения? По идее должно )))
А как быть с северным мостом? Можно найти инфу о его тепловыделении в номинале и при разгоне?
Почему должно повысить точность? Говорю же, что почти наверняка нужно умножать на квадрат прироста напряжения. С частотой всё верно.
Про северный мост - смотря какой. TDP у Интелов можно узнать, у других сложнее. А с приростом тепловыделения - то же абсолютно.
__________________
Core unstable, system malfunction
What fun is a computer if you don't push it for more than its rated!
Я рассчитал по обеим формулам. По моей формуле получилось с 67Вт до 117,4Вт
А по твоей - 144,7Вт. Большая разница. Но думаю, что твои расчёты более верные.
А если они верные, то я конечно очень рисковал, когда гнал свой проц на 350Вт БП сомнительного происхождения + синхронно видеокарту гнал до упора.
ThrasherX-17 Гнать на БП сомнительного происхождению любой мощности - рискованное мероприятие. А вообще для выяснения нужны токовые клещи и пара экспериментов. очень легко выяснить, но нету стенда.
__________________
Core unstable, system malfunction
What fun is a computer if you don't push it for more than its rated!
Не, ну он не настолько сомнительный. Фирма Sirtec. Насколько я знаю под этой маркой идут блоки фирмы High Power. А сомнительный он потому что был встроен в корпус (я таким блокам не доверяю). Табличка с вольтажами по линиям находится на боковой стенке (в лом блок снимать)
Если когда-нибудь возьмешься за это, маякни. Меня это интересует не просто из-за любопытства, а с целью адекватного охлаждения. Чтобы рассчитать сколько тепла мне нужно отвести от процессора/чипсета.
Большинство пользователей считает, что прекрасно разбирается в том, что такое TDP, и что отражает этот показатель. Однако, на самом деле, ситуация вокруг этой характеристики намного более сложная и запутанная, чем может показаться на первый взгляд. Мы решили написать статью, чтобы раз и на всегда разобраться в том, что отражает TDP и как он может отличаться.
Особенности энергопотребления процессоров
Для того чтобы процессор мог работать на более высоких частотах, ему потребуется повышенное энергопотребление, то есть — увеличение напряжения. При этом температура процессора будет увеличиваться экспоненциально. Как правило, процессоры от AMD или Intel начинают перегреваться и, как следствие, выключаться или пропускать такты, чтобы немного охладиться, на отметке в 85–95 градусов по Цельсию. Это и есть главный, ограничивающий фактор разгона процессоров.
Обычно напряжение процессоров находится в районе 1.2 V–1.3 V. При таких значениях система охлаждения способна развеивать выделяемое процессором тепло, позволяя системе работать стабильно. Для разгона потребуется повышать напряжение выше этих значений, но крайне нежелательно ставить его выше 1.45 V, особенно при слабой системе охлаждения.
Таким образом, весь процесс разгона заключается в нахождении «золотой середины» между максимальной частотой процессора и минимальным напряжением (и, соответственно, температуры), необходимым для стабильной работы системы на заданной частоте процессора.
Что такое PBP и MTP
Как раз именно эти значения появились вместе с процессорами 12-го поколения. PBP – это сокращение от Processor Base Power или базовая мощность процессора, то же самое значение, которое раньше было известно как TDP. MTP – Maximum Turbo Power – значение мощности процессора при работе в режиме Turbo Boost. Причём MTP – это не совсем PL2, временных интервалов уже не указано.
Таким образом, Intel предоставила информацию о максимальной мощности процессора в параметре MTP, раньше про излишнее тепло простой пользователь мог даже не догадываться и с непониманием смотреть на притормаживания в играх.
Требования к охлаждению
Процессор, как и любой другой элемент компьютера, нагревается во время работы, поэтому необходимо обеспечить ЦПУ качественным охлаждением. В зависимости от архитектуры, частоты и напряжения на ядра, у каждого процессора есть свой показатель TDP (Thermal Design Power — тепловая расчетная мощность), который измеряется в ваттах и показывает мощность, на которую должна быть рассчитана система охлаждения. Например, у Ryzen 7 3700X показатель TDP «из коробки» равен 65 Вт. Это означает, что кулера, рассчитанного на 95 Вт, с излишком хватит для неразогнанного 3700X.
При разгоне тепловыделение процессора растет, поэтому всегда стоит брать систему охлаждения с запасом. Для разгона мощных многоядерных процессоров хорошо подойдут башенные воздушные и двухсекционные (и более) жидкостные системы охлаждения.
Что такое TDP
TDP указывается в ваттах, это то количество тепла, которое отдаёт процессор работая в штатном режиме. Многие считают это значение реальным потреблением самого процессора, но хоть и это и не совсем так, но скрепя сердцем, можно так считать. Однако мы говорим про штатный режим работы, когда процессор работает на частотах не превышающих 3 ГГц. А вот в режиме Turbo Boost процессор «разгоняется» до 5 ГГц и более, и хоть в таких режимах он работает и достаточно непродолжительное время, но выделяет тепла намного больше, чем значение, указанное в TDP. К примеру, Core i9 11900K в режиме Turbo Boost может иметь мощность 250 Вт и даже больше, в то время как TDP у него указано 125 Вт.
Причём мы говорим о процессоре, который используется из коробки «как есть». Соответственно для любителей оверклокинга, когда разогнанный процессор может достигать значений в 300 Вт и даже ещё больше, простая система охлаждения «впритык» уже вообще не подойдёт, да и не только любителям разгона, а и владельцам топовых процессоров, лучше уже купить СЖО .
То есть TDP – это приблизительное потребление энергии процессором в обычном режиме работы, это справедливо и для Intel, и для AMD. Конечно, в настройках CMOS можно выставить ограничение в какое-то значение, пусть даже 125 Вт, то производительность всего компьютера катастрофически снизится, мы тем самым запретим использовать процессору высокопроизводительный режим.
С чего нужно начать
Сразу стоит отметить, что разгоняемыми являются почти все процессоры от AMD ( Ryzen или FX), а у Intel это будут модели с индексом «K» или «X» (например, Intel Core i9-9900K или Core i7-9700K ). Также для разгона потребуется материнская плата с подходящим чипсетом.
Не вдаваясь в подробности об устройстве чипсета, можно сказать, что для разгона Intel понадобятся материнские платы с чипсетом маркировки « Z » или « X » (Z99, Z390, X99, X299 и т.д.). Для «оверклокинга» процессоров от AMD семейства Ryzen подойдет любая материнская сокета AM4 на чипсетах B350 , B450 , X370 , X470 или X570 . Исключение составляет чипсет A320, на котором разгон процессоров AMD не поддерживается.
Читайте также: