Cách xếp hạng TDP của bộ xử lý có thể gây hiểu lầm

Nếu bạn đã từng tham gia thị trường mua một CPU, thì có một cơ hội chắc chắn rằng bạn có thể bắt gặp một đánh giá nhỏ được gọi là TDP. Đây là một đánh giá thường được đưa ra xung quanh trong các tranh luận hoặc khuyến nghị và nó thực sự bị hiểu nhầm khá rộng rãi. TDP là viết tắt của “Thermal Design Power” và nó là một thông số kỹ thuật có thể được tìm thấy trên hầu hết mọi bộ xử lý hiện nay. Nó được đo bằng "Watts" và có nghĩa là để cho người dùng biết về lượng nhiệt tối đa mà bộ xử lý dự kiến sẽ phát ra trong một tình huống tải nặng nhưng thực tế. Hai nhà sản xuất CPU lớn, AMD và Intel, sử dụng con số này rộng rãi trong tài liệu tiếp thị của họ.

Hiểu TDP

Vậy chính xác thì tại sao xếp hạng TDP này lại khó hiểu đến vậy? Chà, một phần chính của nó liên quan đến thực tế là TDP không phải là một xếp hạng được quản lý chặt chẽ. Xếp hạng này được Intel và AMD sử dụng để chỉ lượng nhiệt mà giải pháp làm mát CPU phải tản ra khỏi CPU để giữ cho nó ở mức TJmax. Điều này tạo ra rất nhiều vùng xám trong định nghĩa của TDP, do các biến thể được giới thiệu thông qua Thuật toán tăng cường CPU và nhiều giải pháp làm mát.

TDP cũng gây nhầm lẫn do thực tế là nó được quảng cáo bằng Watts. Khi nhìn thấy xếp hạng này bằng watt, người ta có thể dễ dàng cho rằng điều này đề cập đến lượng điện năng mà bộ xử lý dùng để sử dụng, đây là một khái niệm sai lầm. TDP thực sự đề cập đến “Sản lượng nhiệt điện” chứ không phải là “Bản vẽ điện năng”, điều này tạo ra một quan niệm sai lầm mới giữa người mua thông thường.

Nhiệt so với sức mạnh

Trái ngược với suy nghĩ thông thường, trên thực tế, xếp hạng TDP không đề cập đến lượng điện năng tối đa mà bộ xử lý có thể sử dụng khi tải. Nó thậm chí không phải là một thước đo công suất điện. TDP là một con số được AMD và Intel “lựa chọn” thay vì tính toán, và mục tiêu cuối cùng của nó là sự kết hợp của thông tin hữu ích và tiếp thị.

TDP là một con số được chọn để cho phép các nhà sản xuất bộ làm mát đưa ra giải pháp làm mát có thể có khả năng giữ bộ xử lý nói trên ở nhiệt độ hoạt động bình thường trong tất cả các trường hợp sử dụng thông thường. Do đó, nó hướng tới khả năng làm mát của bộ vi xử lý hơn là sức mạnh mà bộ vi xử lý có thể rút ra trong một số điều kiện nhất định.

Tuy nhiên, có một mối liên hệ hiện tại giữa xếp hạng nhiệt năng có thể được nhìn thấy ở đây và công suất thực tế mà bộ xử lý có thể rút ra. Mặc dù bản thân số TDP có thể không phải là chỉ số trực tiếp của mức tiêu thụ điện, nhưng nó có thể gián tiếp hữu ích trong việc so sánh mức tiêu thụ điện của hai bộ vi xử lý sử dụng cùng một quy trình sản xuất và dựa trên cùng một kiến trúc. Vì bộ xử lý có xếp hạng TDP cao hơn sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn khi tải, rất có thể nó cũng có xu hướng lấy nhiều năng lượng hơn từ nguồn điện. Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng các con số được liên kết với nhau, nhưng nói rằng một bộ xử lý có xếp hạng TDP là 95 Watts sẽ tiêu thụ 95 watt điện khi tải là không chính xác.

Một Watt là một Watt

Mặc dù có sự khác biệt rõ ràng giữa sản lượng nhiệt điện và công suất điện rút ra, một oát vẫn là một oát. Wikipedia định nghĩa watt là "một đơn vị dẫn xuất của một jun trên giây và được sử dụng để định lượng tốc độ truyền năng lượng". Định nghĩa này đặc biệt hữu ích để giải thích việc sử dụng đơn vị “watt” trong xếp hạng TDP.

Công suất do linh kiện rút ra được đo bằng watt, trong khi nhiệt lượng tỏa ra của bộ xử lý cũng được đo bằng watt. Điều quan trọng cần nhớ là đây không phải là các đơn vị khác nhau có cùng tên. Việc sử dụng watt cho thấy rằng cùng một năng lượng đang được chuyển đổi từ dạng nhiệt sang dạng điện. Điều này có nghĩa là năng lượng mà bộ xử lý hút ra (năng lượng điện) sẽ luôn cao hơn một phần nào đó so với năng lượng được bộ xử lý giải phóng dưới dạng nhiệt (nhiệt điện). Sự khác biệt về năng lượng giữa hai đại lượng này được bộ xử lý sử dụng để thực hiện chức năng của nó.

Cách Intel tính TDP

Những quan niệm sai lầm về xếp hạng TDP thậm chí còn trở nên phổ biến hơn do cả hai nhà sản xuất CPU lớn đều sử dụng các cách khác nhau để chọn TDP của họ. Điều này có nghĩa là các con số của chúng, trong khi cả hai đều được đo bằng watt, không thể so sánh với nhau. Sự khác biệt quan trọng là Intel sử dụng xung nhịp cơ sở của bộ xử lý để chọn TDP. Điều này có nghĩa là xếp hạng "mức tỏa nhiệt tối đa" của bộ vi xử lý của chúng chỉ có giá trị khi CPU đang hoạt động ở xung nhịp cơ bản.

Điều này đặt ra vô số thách thức trong các kịch bản hiện đại. Các CPU hiện đại của Intel hiếm khi hoạt động ở xung nhịp cơ bản. Do các cơ chế tăng cường mở rộng được tích hợp vào các chip hiện đại và hơn thế nữa, không gian ép xung được mở khóa bởi các tính năng của bo mạch chủ như Tăng cường đa lõi, xếp hạng TDP được quảng cáo thấp hơn nhiều so với mức tiêu thụ điện thực tế của chip trong quá trình sử dụng thường xuyên. TDP là một ước tính khá thuần thục về sản lượng nhiệt của các bộ vi xử lý khi nói đến Intel.

Điều này cũng có thể tạo ra một thách thức cho người dùng cuối về việc lựa chọn các thành phần. Người mua không nghi ngờ có thể có xu hướng mua một PSU nhỏ hơn hoặc một bộ làm mát CPU yếu hơn nếu việc cân nhắc chỉ dựa trên TDP. Mặc dù có thể chạy CPU với bộ làm mát được đánh giá cho TDP chính xác của nó (bộ làm mát 95W cho CPU có định mức 95W), CPU chắc chắn sẽ vượt qua mức TDP được đánh giá ngay sau khi bất kỳ cơ chế tăng áp turbo nào được kích hoạt. Điều này có thể gây ra các vấn đề về làm mát. Do đó, cách tiếp cận của Intel đối với xếp hạng TDP của các bộ vi xử lý của họ hơi lộn xộn hơn so với AMD và do đó, có nhiều không gian hơn để giải thích.

Cách AMD tính TDP

AMD, không có nghĩa là hoàn hảo khi nói đến quá trình ấn định xếp hạng TDP cho các CPU của mình. Tuy nhiên, điểm thuận lợi lớn trong cách tiếp cận của AMD là AMD đo nhiệt độ tỏa ra của bộ xử lý ở xung nhịp tăng tối đa, trái ngược với phương pháp của Intel khi đo ở xung cơ bản. Đây có thể là một dấu hiệu chính xác hơn về lượng nhiệt mà CPU có thể tỏa ra trong các trường hợp sử dụng thông thường.

Có thông tin cho rằng định nghĩa nội bộ của AMD về TDP là: “Công suất thiết kế nhiệt (TDP) là phép đo chính xác sản lượng nhiệt của ASIC, xác định giải pháp làm mát cần thiết để đạt được hiệu suất đánh giá.” Tuyên bố này về bản chất khá đơn giản. AMD đang phác thảo các yêu cầu cơ bản của xếp hạng TDP cho ASIC (Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng hoặc CPU Ryzen trong ngữ cảnh này). Hướng dẫn này của AMD cung cấp thêm một chút thông tin cho các nhà sản xuất bộ làm mát để họ có thể thiết kế một giải pháp làm mát phù hợp cho các CPU được đề cập.

Tuy nhiên, có một phần khó hiểu trong tuyên bố của AMD. AMD đề cập đến "hiệu suất được đánh giá" của bộ xử lý trong định nghĩa TDP. Về cơ bản, điều này có nghĩa là xếp hạng TDP chỉ hợp lệ cho các bộ xử lý hoạt động giữa tần số cơ bản và tần số tăng của chúng. Điều này loại trừ tính năng tự động ép xung tiềm năng của Precision Boost 2.0 sử dụng khoảng trống nhiệt và công suất để đạt được mức xung nhịp tối đa mà bộ xử lý có thể đạt được, mà không vi phạm bất kỳ giới hạn công suất và nhiệt nào.

Cách tiếp cận của AMD cũng bao gồm một công thức cho TDP có khả năng giúp các nhà sản xuất bộ làm mát thiết kế đầy đủ các giải pháp làm mát của họ.

Công thức TDP

Công thức do AMD đưa ra cho TDP như sau:

TDP (Watts) = (tCase ° C - tAmbient ° C) / (HSF θca)

GamersNexus đã chia nhỏ công thức này trong báo cáo của họ, hãy xem ý nghĩa của nó:

tCase ° C được định nghĩa như sau: “Nhiệt độ tối đa cho mối nối khuôn / bộ truyền nhiệt để đạt được hiệu suất định mức”. Có thông tin cho rằng định nghĩa nội bộ của AMD là: “Nhiệt độ vỏ máy tối đa. Nhiệt độ tối đa khi được đo tại vị trí đóng gói được chỉ định bởi hướng dẫn thiết kế nhiệt phù hợp. ” Tcase max được sử dụng để thiết kế giải pháp nhiệt và trong các mô phỏng nhiệt.
tCase có nghĩa là “vỏ”, như trong bộ tản nhiệt tích hợp hoặc IHS, không phải khung của máy tính. Đặc biệt, điều này đề cập đến nhiệt độ tại điểm mà khuôn silicon đáp ứng IHS. Lưu ý rằng đây không phải là “CPU nóng như thế nào” mà là “CPU có thể nóng như thế nào trước khi Precision Boost 2 bắt đầu giảm tốc trở lại”. TCase thấp hơn sẽ dẫn đến TDP thấp hơn trong công thức.
Số tiếp theo trong công thức là tAmbient, là giá trị con được trừ từ tCase tối thiểu trước khi kết quả được chia cho điện trở nhiệt. AMD định nghĩa tAmbient ° C là “nhiệt độ tối đa tại đầu vào quạt HSF để đạt được hiệu suất định mức.”
HSF đề cập đến bộ tản nhiệt và quạt, vì vậy bộ làm mát CPU được gắn trên đầu bộ xử lý. Đây là nhiệt độ của không khí xung quanh bộ tản nhiệt, cho dù đó là trên băng ghế mở hay trong thùng máy tính. TAmbient thấp hơn có nghĩa là TDP cao hơn, nhưng tAmbient được AMD xác định trong công thức TDP của nó và không được xác định bởi tAmbient của riêng bạn. AMD định nghĩa HSF θca (° C / W) là: Định mức ° C tối thiểu trên mỗi Watt của tản nhiệt để đạt được hiệu suất đánh giá.

Công thức có giữ chất không?

Có một công thức cụ thể cho trường hợp sử dụng này có vẻ như là giải pháp hoàn hảo cho những quan niệm sai lầm xung quanh TDP nhưng trên thực tế, nó khác xa nó. Đầu tiên, cần lưu ý rằng không có giá trị nào trong công thức là cố định. Tất cả các giá trị là các biến thay đổi với bộ xử lý được đề cập. Điều này có nghĩa là các số có thể được thao tác theo ý muốn để có được giá trị TDP mong muốn và giá trị TDP có thể được thao tác chỉ để lấy các số được xác định tùy ý ở phía bên tay phải. Đây là lý do tại sao người ta tuyên bố rằng các giá trị TDP được “chọn lọc” nhiều hơn là do Intel và AMD “tính toán”.

Nhưng chúng ta hãy nhìn vào công thức để xem nó thực sự có ý nghĩa gì. Chắc chắn sẽ có một cái gì đó quan trọng đằng sau một phương trình toán học? Thực tế là có một số trường hợp sử dụng công thức này trong quá trình sản xuất bộ làm mát cho CPU. Về cơ bản, công thức bao gồm các yếu tố cần thiết để đạt được mục tiêu TDP đã chọn của nhà sản xuất CPU. Mặc dù vậy, các biến trong công thức không có bất kỳ tầm quan trọng nào đối với người dùng cuối.

Cho đến nay, có vẻ như con số TDP chỉ là một số khuyến mại mà các công ty đang đặt trên hộp CPU của họ chỉ để đánh lừa người tiêu dùng. Tuy nhiên, điều đó không hoàn toàn đúng như vậy. Trên thực tế, AMD và Intel chưa bao giờ tuyên bố rằng TDP được dùng để chỉ mức tiêu thụ điện của CPU. Họ liệt kê cụ thể TDP như một chỉ số về sản lượng nhiệt và là hướng dẫn cho bộ làm mát cần thiết để tản nhiệt ra khỏi CPU. Những quan niệm sai lầm xung quanh TDP xuất phát từ nhiều yếu tố, đáng chú ý nhất là việc sử dụng “watt” để biểu thị nhiệt điện, điều này có thể dễ dàng bị hiểu nhầm.

Số TDP hữu ích như thế nào

Bạn có thể có xu hướng nghĩ rằng con số TDP do AMD và Intel đưa ra không có ý nghĩa gì đối với người dùng cuối. Tuyên bố đó có thể đúng ở một mức độ nào đó, nhưng nó không có nghĩa là các con số TDP hoàn toàn vô dụng. Có hai lợi thế lớn đối với cách tiếp cận này:

Các bộ xử lý khác nhau ở cùng TDP

Lợi thế lớn đầu tiên của việc thiết lập xếp hạng TDP cho bộ xử lý là AMD và Intel có thể làm việc trên các biến khác trong công thức TDP để đạt được mục tiêu TDP mong muốn. Trước đó, người ta đã giải thích rằng các biến trong công thức có thể được điều khiển theo ý muốn để đạt được kết quả mong muốn. Đây có thể không phải là một điều tồi tệ trong thực tế. Trên thực tế, điều này có nghĩa là nhà sản xuất có thể chọn TDP hợp lý cho thành phần của họ, và sau đó tinh chỉnh bên trong thành phần để mang lại kết quả mong muốn đó. Đây là một lời giải thích hơi đơn giản hóa về lý do tại sao công thức đó lại dễ bị thao túng.

Các biến trong công thức đó khác nhau tùy từng CPU, trong khi chúng ta có thể thấy nhiều CPU của cả AMD và Intel có cùng TDP. Ví dụ: Ryzen 7 3800X, Ryzen 9 3900X và Ryzen 9 3950X đều có cùng TDP là 105 watt. Mọi người rõ ràng ngay lập tức rằng Ryzen 9 3950X tiêu thụ nhiều năng lượng nhất trong số tất cả các CPU có chung TDP này. Điều này là do AMD đã đạt được TDP mục tiêu đó bằng cách thao tác và tinh chỉnh các giá trị khác trong công thức, để có được hiệu suất truyền nhiệt và hiệu suất nhiệt tốt nhất ở mức tiêu thụ điện năng cao hơn.

Phát triển các giải pháp làm mát

Ưu điểm chính thứ hai của xếp hạng TDP thực sự là lý do chính khiến số TDP được chọn ngay từ đầu. Vì TDP là con số được chọn bởi Intel và AMD để chỉ lượng nhiệt mà bộ làm mát phải tản ra để CPU hoạt động như dự định, giá trị này thực sự giúp các nhà sản xuất bộ làm mát đưa ra các giải pháp làm mát thích hợp cho CPU. Điều này đảm bảo rằng các CPU đang được nhà sản xuất đưa ra có đủ bộ làm mát sẵn có trên thị trường từ cả nhà sản xuất bên thứ nhất và bên thứ ba.

Khi một CPU mới được công bố, AMD / Intel sẽ gửi một tài liệu chi tiết cho các nhà thiết kế bộ làm mát được gọi là “Hướng dẫn Thiết kế Nhiệt”. Hướng dẫn này chứa tất cả thông tin cần thiết về chip được đề cập, bao gồm cả phương pháp được sử dụng để "tính toán" TDP cho bộ xử lý đó. Bất kỳ và tất cả các điều chỉnh đã được thực hiện đối với công thức cũng được ghi chú trong hướng dẫn để nhà sản xuất bộ làm mát cũng có thể điều chỉnh cho các thao tác. Sau đó, các nhà sản xuất có thể tự do đưa ra các giải pháp làm mát của riêng họ, sau đó sẽ được kiểm tra nghiêm ngặt với các CPU được đề cập. Thử nghiệm này đảm bảo rằng bộ làm mát có khả năng đảm bảo rằng chip chạy ở mức hiệu suất được đánh giá của nó, mà không vi phạm TJmax.

Các nhà sản xuất máy làm mát trên TDP

Các nhà sản xuất các giải pháp làm mát này cũng phân cực về chủ đề TDP. Rõ ràng là không ai trong số họ thực sự tin tưởng vào những con số do AMD và Intel đưa ra cho CPU của họ. Do mức độ điều chỉnh và thao tác đối với công thức TDP, và sự thay đổi trong công suất hút và nhiệt độ do kỹ thuật tăng áp, các nhà sản xuất bộ làm mát ít chú ý đến con số thực tế. Các nhà sản xuất có xu hướng xác nhận hoạt động của các bộ làm mát thông qua thử nghiệm của chính họ trên các CPU được đề cập.

Bạn có thể nhận thấy rằng các bộ làm mát cũng có xếp hạng TDP được quảng cáo. Đây là một con số TDP khác không có nhiều ý nghĩa khi nói đến các hoạt động trong thế giới thực. Nếu một bộ làm mát được xếp hạng cho 95W TDP, điều đó không nhất thiết có nghĩa là nó có thể làm mát một bộ xử lý cũng được đánh giá ở mức 95W. Có quá nhiều biến số đang diễn ra ở đây để đưa ra một tuyên bố chung chung chắc chắn như vậy. Các nhà sản xuất bộ làm mát thực sự kiểm tra và đưa ra xếp hạng TDP của riêng họ cho bộ làm mát của họ, có thể tuân thủ hoặc có thể không tuân thủ các xếp hạng mà AMD và Intel đã đưa ra.

Kiểm tra nhiệt và đánh giá thích hợp sẽ là điểm tham khảo duy nhất của bạn khi mua bộ làm mát cho CPU. Xếp hạng TDP của cả CPU và bộ làm mát có thể chỉ tốt trong việc gây nhầm lẫn cho người mua tiềm năng.

Nếu không phải TDP thì sao?

Nếu bạn lo lắng về mức tiêu thụ điện của bất kỳ CPU nào mà bạn có thể đang cân nhắc mua, thì có một cách để tìm ra chính xác điều đó. Thay vì phụ thuộc vào các con số TDP được tạo sẵn cung cấp các chỉ số tiêu thụ điện năng từ ít đến không có trong thế giới thực, người ta nên luôn xem xét các đánh giá chuyên sâu và hiệu suất nhiệt của một CPU cụ thể trước khi mua. TDP không nói lên toàn bộ bức tranh. Nó có thể khá gây hiểu lầm cho những khách hàng chỉ nhìn thấy "watt" được in bên cạnh một số và cho rằng đó là xếp hạng mức tiêu thụ điện năng tối đa.

Các bài đánh giá chuyên sâu đầy đủ về CPU và các thành phần khác thường bao gồm số điện áp được đo cả từ đầu nối CPU 12 chân ATX và cả từ tường. Điều này cung cấp một ý tưởng rất chính xác về mức tiêu thụ điện của CPU trong các tình huống khác nhau. Không giống như các số TDP, các số rút điện được tính theo cách này khá đại diện cho các con số thực tế mà bạn có thể mong đợi thấy trong hoạt động bình thường. Các giá trị này cũng tính đến các thuật toán tăng cường và mọi cải tiến OC sẵn có có thể được kích hoạt trên một số CPU nhất định. Đánh giá mức tiêu thụ điện năng của CPU theo cách này chính xác hơn nhiều và đại diện cho các kết quả thực tế thực tế hơn là chỉ ước tính mức tiêu thụ điện năng từ xếp hạng TDP.

Từ cuối cùng

Kết luận, rõ ràng là các con số TDP không đại diện cho việc tiêu thụ điện năng của một CPU trong các tình huống thực tế. TDP là một xếp hạng linh hoạt hơn hầu hết mọi người nhận ra. Hầu hết đây là một con số được lựa chọn bởi AMD và Intel để cung cấp cho các nhà sản xuất bộ làm mát một mục tiêu nhất định, xung quanh đó họ phải thiết kế các giải pháp làm mát của mình. Có rất nhiều chỗ để giải thích trong xếp hạng này, và do đó nó dẫn đến một lượng lớn quan niệm sai lầm. TDP hoàn toàn không phải là sự thể hiện chính xác mức tiêu thụ điện năng tối đa của CPU như hầu hết những người mua không nghi ngờ có thể cho rằng.

Tuy nhiên, đánh giá có công dụng của nó trong một số trường hợp, quan tâm hơn đến việc làm mát CPU thay vì tiêu thụ điện năng. Các nhà sản xuất máy làm mát cũng không đồng ý với việc sử dụng công thức và số TDP của cả Intel và AMD. Họ đưa ra phương pháp và thử nghiệm của riêng mình để kiểm tra xem giải pháp làm mát mà họ sản xuất có phù hợp với một CPU nhất định hay không. Cũng có thể không chính xác nếu so sánh trực tiếp số TDP của một CPU với CPU khác, đơn giản vì cả hai đều sử dụng “watt” trong hệ thống đánh giá của mình. Người dùng cuối nên luôn xem xét các đánh giá trước khi đưa ra quyết định mua hàng.