相信有不少老玩家已經(jīng)知道處理器的 TDP 并不等于它的實(shí)際功耗，但還是有不少人會(huì)把 TDP 當(dāng)作 CPU 的功耗，就比如說(shuō) Core i9-11900K 的 TDP 是 125W，所以它的功耗就是 125W，這明顯是錯(cuò)的，但也不完全錯(cuò)，所以今天我們就來(lái)聊聊 CPU 的 TDP 和功耗這事。

關(guān)于 TDP 的定義，它全稱是 Thermal Design Power 熱設(shè)計(jì)功耗，維基百科上的解釋是指處理器在運(yùn)行實(shí)際應(yīng)用程序時(shí)，可產(chǎn)生的最大熱量，單位是瓦特，TDP 主要用于和處理器相匹配時(shí)，散熱器能夠有效地冷卻處理器的依據(jù)。而 Intel Ark 上對(duì) TDP 的解釋略有不同，原文是 " 熱設(shè)計(jì)功耗 ( TDP ) 以瓦特為單位，表示所有活動(dòng)內(nèi)核在 Intel 定義的高復(fù)雜性工作負(fù)載下，以基本頻率運(yùn)行時(shí)消耗的平均功率。"

可見(jiàn)無(wú)論哪個(gè)解釋 TDP 都和處理器的功耗沒(méi)直接關(guān)系，并非指 CPU 實(shí)際的功耗值， 它的其實(shí)是給散熱器廠商和系統(tǒng)設(shè)備制造商的一個(gè)重要參考指標(biāo)，是臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器等設(shè)備散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參考指標(biāo)。TDP 越大，表明 CPU 在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生的單位時(shí)間熱量越大。對(duì)于散熱系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要將 TDP 作為散熱能力設(shè)計(jì)的最低標(biāo)準(zhǔn)，也就是散熱系統(tǒng)至少要能散出 TDP 數(shù)值所表示的單位時(shí)間熱量。

在第 37 期的超能課堂中我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)，CPU 的電能幾乎都消耗在線路上了，其它還有少量的輻射能和內(nèi)部?jī)?chǔ)存的化學(xué)能可以忽略不計(jì)，也就是說(shuō) CPU 所消耗的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能了，而 Intel 定義的 TDP 則是處理器在運(yùn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)可產(chǎn)生的最大熱量，那么從這個(gè)角度來(lái)看 TDP 又是否等于處理器的實(shí)際功耗呢？

這個(gè)問(wèn)題嘛，要分兩個(gè)時(shí)間段來(lái)解釋。對(duì)于 Intel 處理器來(lái)說(shuō)在 Turbo Boost 2.0 來(lái)之前 TDP 是比較接近處理器的最大功耗的，而在 Turbo Boost 2.0 到來(lái)之后 TDP 對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)參考意義已經(jīng)不大了。

在最早的時(shí)候，處理器其實(shí)就只有一個(gè)固定的頻率，比如賽揚(yáng) 500 處理器的主頻就是 500MHz，隨后 Intel 的 SpeedStep 和 AMD 的 PowerNow! 這類(lèi)節(jié)能技術(shù)出現(xiàn)讓處理器能夠自動(dòng)降低主頻以降低能耗與發(fā)熱，而在需要時(shí)又可以迅速地恢復(fù)原有的主頻以提供標(biāo)稱的計(jì)算能力，這個(gè)階段處理器最高頻率就是它的基本頻率。

既然能讓處理器主動(dòng)降頻，那么是否能讓處理器自動(dòng)超頻呢？隨著技術(shù)的演進(jìn)、操作系統(tǒng)的電源管理逐步完善，這一設(shè)想逐漸成為現(xiàn)實(shí)，在 Core 2 處理器的移動(dòng)版上就有了可以讓一個(gè)核心進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)而讓另一核心加速的動(dòng)態(tài)加速技術(shù)，到了第一代酷睿處理器 Nehalem 上該技術(shù)就進(jìn)化成了初代 Turbo Boost 睿頻技術(shù)，可讓多核心在以更高頻率運(yùn)行。

其實(shí)不論動(dòng)態(tài)加速技術(shù)還是睿頻技術(shù)都是讓 CPU 在 TDP 范圍內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)超頻，但不能突破 TDP 的限制，然而自第二代酷睿處理器 Sandy Bridge 開(kāi)始引入的 Turbo Boost 2.0 就允許 CPU 越過(guò) TDP 進(jìn)行超頻，此時(shí) TDP 已經(jīng)不能代表處理器的最大功耗了，由于在超過(guò)標(biāo)稱 TDP 后，CPU 的發(fā)熱量會(huì)大很多，所以 Intel 又給這個(gè)特性加上了最長(zhǎng)時(shí)間、最高允許的功耗兩項(xiàng)限制，后者延伸出了 Power Limit 和 Turbo Time Parameter 這兩個(gè)東西。

Power Limit 有四個(gè)等級(jí)，也就平常所說(shuō)的 PL1、PL2、PL3、PL4，PL1 一般指 CPU 的長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行最大功耗，等同于 TDP，而 PL2 則是規(guī)定了 CPU 在睿頻狀態(tài)下的最大功耗值，PL3 和 PL4 默認(rèn)是關(guān)閉的，即使開(kāi)啟也只是允許 10ms 的瞬時(shí)峰值。

Turbo Time Parameter 也就是 Tau，是用于 PL1 指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均功率計(jì)算的平均常數(shù)，它決定了處理器能在超過(guò) PL1 功率后可持續(xù)工作多少時(shí)間，超過(guò)此時(shí)間后就會(huì)從 PL2 降至 PL1 狀態(tài)。

對(duì)于桌面處理器來(lái)說(shuō)，在第九代酷睿處理器之前，PL2 的值一般是 PL1 的 1.25 倍，但到了第九代酷睿，PL2 的數(shù)值已經(jīng)被大幅提高，并且不同型號(hào)處理器的 PL1 可能是一樣的，但 PL2 可能差距很大，已經(jīng)看不出什么規(guī)律了。

更重要的是 Intel 把 PL1 和 PL2 的數(shù)值開(kāi)放給用戶和 OEM 廠商自行調(diào)整的，板廠很早的時(shí)候就把 Z 系列主板的 CPU 功耗限制默認(rèn)全解了，近幾年 B 系列主板也給你把功耗限制解除了，PL1、PL2 以及 Tau 是可以在主板 BIOS 里面隨意調(diào)整的， 想怎么改就怎么改。筆記本上限值稍微多一點(diǎn)，但你會(huì)發(fā)現(xiàn)許多游戲本會(huì)把原本 TDP 45W 的處理器功耗解鎖到 100W 以上，并用軟件提供多種性能模式給用戶自行選擇。

解鎖功耗限制的好處自然是可以讓處理器穩(wěn)定工作在更高的頻率，以 Core i9-11900K 為例，依照 Intel 規(guī)范的話，使用 AIDA 64 FPU 負(fù)載且僅使用 AVX2 的時(shí)候處理器烤機(jī)穩(wěn)定頻率是 4.2GHz，解除功率限制的話頻率可以穩(wěn)定在 5.0GHz，當(dāng)然代價(jià)就是 CPU Package 功耗從 125W 直接飆到 266W。

功耗限制這問(wèn)題在早年四核時(shí)代其實(shí)沒(méi)多少人會(huì)注意到，當(dāng)時(shí)處理器的功耗比較低，解除限制的滿載功耗其實(shí)也不會(huì)比 TDP 高多少，然而在第八代酷睿之后核心數(shù)量開(kāi)始增加后這問(wèn)題日益嚴(yán)重，越是頂級(jí)的處理器，它的滿載功耗和 TDP 相差就越大，以至于現(xiàn)在大家都覺(jué)得處理器的 TDP 沒(méi)啥用了。

一般來(lái)說(shuō)這個(gè)功耗限制在 BIOS 的內(nèi)置《CPU 高級(jí)設(shè)置》子菜單下，PL1 的選項(xiàng)叫 "Long Duration Power Limit"，PL2 則叫 "Short Duration Power Limit"，Tau 的稱號(hào)方式在不同品牌的主板上可能會(huì)有些不同，但一般都夾在 PL1 和 PL2 選項(xiàng)之間。較早的時(shí)候主板會(huì)直接幫你解鎖這些東西，默認(rèn)的 Auto 多數(shù)就是最大的意思，不過(guò)這兩代會(huì)好點(diǎn)，初次啟動(dòng)時(shí)會(huì)讓你選擇是否解除處理器功耗限制，各品牌的主板詢問(wèn)方式可能會(huì)有所不同，像微星那樣的就是讓你選擇你用的是什么散熱器。

到了 12 代酷睿這里事情又變得復(fù)雜起來(lái)了，可能是 Intel 看你們板廠都默認(rèn)解鎖功耗控制，12 代酷睿 K 系列處理器默認(rèn) PL2 是等于 PL1 的， 上面 BIOS 截圖里面 Core i9-12900KS 就是 PL1=PL2=241W，非 K 系列處理器則依然有明顯的 PL1 和 PL2 功耗區(qū)分。不過(guò)到了 12 代這里，Intel 也不用 TDP 了，ARK 里面直接沒(méi)了 TDP 這項(xiàng)，PL1 叫處理器基礎(chǔ)功耗，PL2 則叫作最大睿頻功耗。

說(shuō)真的 12 代酷睿這樣標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)更好讓消費(fèi)者理解，只不過(guò)實(shí)際到了消費(fèi)者手上，這些桌面處理器多數(shù)也會(huì)被解除功耗限制，白給的性能誰(shuí)不想要呢？會(huì)乖乖遵守 Intel 功耗規(guī)范的也只有 OEM 廠商賣(mài)的整機(jī)了。

筆記本那邊也會(huì)根據(jù)機(jī)器的散熱設(shè)計(jì)對(duì)處理器的功耗限制進(jìn)行調(diào)整，比如 Core i9-12900H 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 PL1 是 45W，PL2 則是 115W，但我們之前測(cè)試的 ROG 槍神 6 游戲本上的它的最高就能設(shè)置成 PL1=PL2=135W，而在 ROG 幻 X 二合一設(shè)備上只開(kāi)放到 PL1=55W，PL2=95W。

對(duì)于 AMD 的處理器來(lái)說(shuō)，AMD 第一個(gè)處理器自動(dòng)提頻技術(shù) Turbo Core 是和 K10.5 架構(gòu)處理器一同到來(lái)的，之后的推土機(jī)架構(gòu)處理器有繼續(xù)沿用，AMD 的 Turbo Core 和 Intel 的第一代 Turbo Boost 一樣被嚴(yán)格控制在 TDP 之內(nèi)的。

到了后來(lái)的 Zen 架構(gòu)，Turbo Core 升級(jí)為 Precision Boost 精準(zhǔn)頻率提升技術(shù)，除此之外還有 XFR 自適應(yīng)動(dòng)態(tài)擴(kuò)頻技術(shù)，在銳龍 1000 處理器的時(shí)候它們僅能提升兩個(gè)線程的頻率，和 Intel 的 Turbo Boost 2.0 比起來(lái)弱不少，所以在銳龍 2000 處理器的時(shí)候推出了第二代 Precision Boost 和 XFR，允許更多線程同時(shí)提升到更高的頻率，不同線程的負(fù)載可以把頻率提升到不同水平，頻率增幅更大且提頻更靈活，這兩技術(shù)一直沿用至今。

在這兩技術(shù)投入應(yīng)用之后 AMD 的銳龍?zhí)幚砥?/a>的最大功耗就允許超越 TDP 了，特別是 XFR 是能讓 CPU 的頻率最大值能隨散熱方案進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，散熱方案越好頻率增幅越明顯，所以會(huì)出現(xiàn)處理器功率大幅度超過(guò) TDP 的情況，以 Ryzen 7 5800X 為例，它的 TDP 是 105W，實(shí)際烤機(jī)測(cè)試時(shí)峰值功耗能到 151W。

當(dāng)然 AMD 銳龍?zhí)幚砥鞴某?TDP 的幅度遠(yuǎn)低于 Intel 的酷睿處理器，這是因?yàn)榘鍙S默認(rèn)并沒(méi)有解除 AMD 主板上的功耗控制，你會(huì)發(fā)現(xiàn)銳龍?zhí)幚砥髟谳p載和重載時(shí)處理器的全核頻率是不一樣的，這就是功耗限制的結(jié)果。

想要解除 AMD 銳龍?zhí)幚砥鞯墓南拗疲偷眠M(jìn)入主板 BIOS 的 PBO 菜單，把 Precision Boost Overdirve 改成 Advanced 模式，PBO Limits 改成手動(dòng)模式，然后你就可以看到 PPT、TDC、EDC 三個(gè)限制，其中 PPT 是處理器插座功率限制，TDC 和 EDC 則是 VRM 的供電電流限制，你可以把這些東西都設(shè)置成最大，但最終依然會(huì)受限于主板供電和處理器的散熱狀況。

解鎖 AMD 處理器的功耗限制對(duì)于雙 CCD 的銳龍 9 處理器來(lái)說(shuō)提升會(huì)比較大，單 CCD 的提升幅度就低不少，根據(jù)我們此前的測(cè)試，Ryzen 9 5950X 在開(kāi)啟 PBO 后 AIDA 64 FPU 烤機(jī)功耗從原來(lái)的 124W 提升至 229W，全核頻率從 3.65GHz 提升至 4.25GHz，R23 跑分成績(jī)提升了 12.2% 之多。

上面所說(shuō)的都是針對(duì)默認(rèn)狀態(tài)和使用 PBO 進(jìn)行自動(dòng)超頻的情況，如果用手動(dòng)超頻模式的話處理器功率限制會(huì)被自動(dòng)解除。

總之處理器的 TDP 并不等于它的功耗，現(xiàn)在處理器的 TDP 和他的最大功耗也沒(méi)有直接關(guān)系，Intel 那邊由于板廠默認(rèn)解鎖處理器功耗限制所以 TDP 基本沒(méi)有啥參考價(jià)值，在 12 代酷睿上 Intel 也給處理器的 PL1 和 PL2 功耗了，不提 TDP 這事，當(dāng)然你硬是想讓 TDP 變得有意義也不是不行，把功耗限制全都打開(kāi)全按照 Intel 規(guī)范來(lái)走就行，這樣處理器功耗會(huì)降低不少，也涼快許多，只不過(guò)性能會(huì)有一定程度下降。AMD 這邊板廠默認(rèn)沒(méi)有解除功耗限制，但銳龍?zhí)幚砥鲗?shí)際最大功耗也是高于 TDP 的。

最后提一嘴的是，別把軟件報(bào)出來(lái)的 CPU Package 功耗當(dāng)成 CPU 從電源那里拿了多少電，因?yàn)?CPU 和電源中間還隔了一層主板 VRM 供電線路，這樣就有轉(zhuǎn)換消耗，這消耗會(huì)根據(jù)主板供電設(shè)計(jì)的不同有很大差別，CPU Package 能當(dāng)成電源選購(gòu)參考這沒(méi)錯(cuò)，但請(qǐng)不要直接畫(huà)等號(hào)，可能要算多 10% 到 30% 左右的損耗。