TDP热功耗的计算方法

从TDP是得不出CPU的实际功耗的，用计算机内部各个部件的TDP值相加得出整个系统的功耗，逻辑上似乎没有任何问题，事实上这项“创举”已经变成业界的笑谈。

CPU的实际功耗应该等于=实际输入CPU的电流（A）× CPU的实际电压（V），它是供电电压和电流的乘积。最好的办法是用精密的功率工具去测试。

另外，笼统地计算一个CPU在一个昼夜24小时反复运行一组程序，然后计算累计功耗，是非常误导的测试，因为一个高能效的CPU，可以在相同的时间完成更多的工作。

所以，CPU的实际功耗测试应该是用一组统计出来的程序组合，模拟人们使用计算机的习惯让计算机运行，如办公场景，典型的测试软件为SysMark，家用环境为PCMark，建议用最新的版本。

这样，性能好节能效果好的CPU，就可以在更短的时间内完成任务，依次进入等待，空闲，休眠，深度休眠等节能状态。例如，同样一段高清影片的压缩，高性能的CPU可以在5分钟完成，差的CPU需要10分钟完成。提前完成工作的CPU可以做别的工作，或者在剩下的5分钟处于低负荷的运行状态——CPU利用率低，系统功耗就小，甚至进入休眠。对于需要10分钟完成的CPU，后5分钟还是需要让CPU处于高负荷的运行状态，整个系统都需要处于相对高负荷的状态，由此可见能耗是无法和高性能的CPU相比的。

采用最新工艺，最新架构和最新的节能技术的CPU，都是厂商追求的目标，因为只有这些新技术可以确保高性能低能耗技术的实现。例如，从65纳米转向45纳米，每个晶体管可以减低5倍以上的漏电流，每个晶体管性能提高20%以上，驱动电量下降30%以上。如果晶体管的数量上数亿个，能节省的功耗就非常可观了。

采用这些新技术，就是要让更多的功耗用于CPU实际的运算中。这就好比日光灯和白炽灯，前者电-光转换效率高达80% 以上，不到20%转换为热，白炽灯电-光转换效率为50%，有一半转化为热量了，热量不是我们要的，白白浪费了。所以同样是60瓦的日光灯，要比60瓦的白炽灯亮多了，手摸上去也是温温的，而日炽灯会烫手的。这就是现在节能灯都是日光灯的原因吧。

用户对CPU性能的提升是没有止境的，英特尔公司面临的挑战还是：在不断提高性能的同时，控制能耗不变甚至降低能耗，如何解决芯片单位面积热密度不断提到的业界难题等等。

TDP功耗与处理功耗的关系

TDP功耗是处理器的基本物理指标。它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位同样以W计量。TDP也并非恒定不变，但是单颗处理器的 TDP值是固定的。而散热器必须保证在在处理器TDP最大的时候，处理器的温度仍然在设计范围内。但是，无论是在平面媒体或是在网络媒体的评测或是介绍 中，TDP都与处理器功耗混为一谈。

处理器的功耗，确切的说是消耗的功率是处理器最基本的电气指标。根据电路的基本原理，功率（P）=电流（A）×电压（V）。所以，一颗处理器的功耗（功率）是流经处理器核心的电流数值与加在该处理器上的核心电压的乘积。

那么处理器功耗与TDP有什么联系呢？在处理器的功耗分为两部分：实际消耗的功耗和产生的热功耗。前者是处理器各个功能单元正常工作消耗的电能，后者是电 流热效应以及其他形式产生的热能，他们均以热的形式释放。这类热量很大，单靠处理器自身是无法完全排除的，因此这部分热能需要借助外界的手段吸收，硅晶元 才不会因温度过高而损毁。

两者的关系可以用这个公式概括：处理器的功耗=实际消耗功耗+TDP。从这个等式我们可以得出这样的结论：TDP并不就是处理器的功耗，TDP要小于处理 器的功耗。虽然都是处理器的基本物理指标，但处理器功耗与TDP对应的硬件完全不同：与处理器功耗直接相关的是主板，主板的处理器供电模块必须具备足够的 电流输出能力才能保证处理器稳定工作；TDP需要借助主动散热器进行吸收，散热器若设计无法达到处理器的要求，那么灾难就会发生。

TDP与其他电气指标的关系

TDP作为处理器的基本参数，它的值取决于主要取决于最大核心电流：Icc Max，而TDP直接导致的结果就是处理器的Tc（case Temperature，直译为容器温度，后文会介绍）。处理器的核心电流越大，释放出的热量越大，TDP值越高，Tc也越高。具体的指标可以从 Intel的文档中得到，我们列举了以下几款：

630 3.0GHz 0 78A 84W 66.6℃

P4 570 3.8GHz 1 119A 115W 70.8℃

上表列出了最新LGA P4处理器的相关数据。有一点说明，表中的数据是这款处理器的最大值。个别处理器的数值会低于表中的数据。通过这张表我们可以发现：并不是处理器频率越 高，它的各项功耗指标就越高。为了保证主板对处理器的兼容性，Intel对不同处理器的功耗指标进行了严格的控制，一款处理器的最大核心电流，最大TDP 以及最高Tc值之间也存在着关联。在同样的主频下，TDP值越小，处理器的品质越好。

TDP与P的区别

TDP中文翻译为“热设计功耗”，是反应一颗处理器（CPU或GPU）热量释放的指标，它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位为瓦（W）。CPU或GPU的热功耗（TDP）并不是CPU或GPU的真正功耗（P）。功耗（功率）是CPU或GPU的重要物理参数，根据电路的基本原理，功率（P）=电流（I）×电压（U）。CPU或GPU的功耗（功率）等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。而TDP是指CPU或GPU电流热效应以及其他形式产生的热能，他们均以热的形式释放。显然CPU或GPU的热功耗（TDP）远远小于实际功耗（P）。换句话说，CPU或GPU的功耗（P）是对主板或显卡提出的要求，要求主板或显卡能够提供相应的电压和电流；而TDP是对散热系统提出要求，要求散热系统能够把CPU或GPU发出的热量散发掉，也就是说TDP功耗是要求CPU或GPU的散热系统必须能够驱散的最大总热量。

两者的公式是不同的。

功耗P=UI

热功耗TDP=Tj－Ta=Pc（RTj+RTc+RTf）=Pc RTz

式中：

Tj为热源温度，芯片晶体管结温

Ta为环境温度

Pc为热源功率，芯片晶体管热功耗

RTj为芯片晶体管到外壳的热阻

RTc芯片外壳与散热器的接触热阻

RTf散热器热阻

RTz总热阻

对于独立显卡来讲，它除了有GPU外，还有显存，供电系统中的晶体管，电阻，电容，电感等消耗能量的器件。从专业角度讲，电容在直流电路中，不是绝对绝缘体，存在漏电阻；电感存在电阻，在直流电路中它们都是消耗能量的器件。在交流电路中电容存在介质损耗和频率损耗，电感存在涡流损耗，它们也都是消耗能量的器件。航嘉等一些网站由于缺乏专业知识，用CPU和GPU的热设计功耗（TDP）当作计算机的配置功耗（P）来计算，显然是错误的。电源功率的计算不能按照TDP值来计算，因为TDP只是芯片（CPU或GPU）的热功耗，而实际功耗（P）还包含为芯片提供能源的供电系统和外围电路。如显卡的显存，DC－DC 转换电路，晶体管，电阻，电容，电感等。

CPU功耗也就是TDP功耗：TDP，“Thermal Design Power”，即“热设计功耗”，是反应一颗处理器热量释放的指标，含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位为瓦（W）。TDP是反映处理器热量释放的指标，是电脑的冷却系统必须有能力驱散的最大热量限度。TDP是CPU电流热效应以及CPU工作时产生的其他热量，TDP功耗通常作为电脑（台式）主板设计、笔记本电脑散热系统设计、大型电脑散热设计等散热/降耗设计的重要参考指标，TDP越大，表明CPU在工作时会产生的热量越大，对于散热系统来说，就需要将TDP作为散热能力设计的最低指标/基本指标。TDP一旦确定，就确保了电脑在不超出热维护的情况下有能力运行程序，而不需要安装一个“强悍”，同时多花费添置没有什么额外效果的散热系统。

P=UIU--电源工作电压I--电源额定输出电流6410这颗是三星的SOC对吧，有很多电源腿，因而要去测量对芯片的各供电端的功率，来个合计值。此外6410有低功耗设计，实际测量还需要看其内部功能使用状况。 补充：没错，如果考虑交流电，电路中电容和电感效应的情况，电源的输出功率未必全部都转化为热量。这时候会有峰值功率、平均功率、瞬时功率、有功功率、无功功率等等的概念。但是电路的发热公式P = I x I x R（其中I是电流）是不变的，为什么呢？这是把电路中的电阻部分R抽离出来看的结果。即，电路的发热是因为有电阻的缘故。由于电阻是不能直接测量出来的，或者说芯片中这个等效电阻的值未必是一定值。因而测量的时候就应该根据器件的电源电压及输出电流来计算，这又是为什么呢？因为数字电路的芯片的供电电压是直流电源，而对于跟一个直流电源串接在一起的电子元件，在电路工作的某时刻，它也就等效为一个电阻。 补充2：假如液晶屏存在那样的情况，5V电压0.2A电流输入，如果有部分能量转化为光能，那么说明电路中的电阻值要小于(5/0.2)=25欧姆。这个意思就是说，电源的输出功率肯定是符合能量守恒的，但电路的发热公式也没有任何问题。假如液晶的阴极射线管的发光效率有40%，那你说的电路的等效电阻可能是15欧姆，也就是发热为0.2x0.2x15=0.6W。这样的话，欧姆定律可能看起来不对了，这个就是电路模型的问题了，这时候你可以假定另有一个10欧姆的电阻串联在电路里，它也发了热，发了0.4W的热，这些热全部转化为光能。一般的小白炽电灯泡也就是这样的，因为它可以在直流电压下工作。当然实际电路中，还会有转化为化学能、机械能、磁能之类的情况，但是须要注意的是，这些电路的工作原理就未必就是上述的样子了，其电压电流可能都是变量。这还说明了一个问题：那就是欧姆定律是有适用范围的，举个极端的例子，比如超导体，其电阻可认为是0，那假如给超导体加一个5V的电压，其电流该是无限大吗？当然不是。但是电功公式P=UI及电热公式W=I^2xRxt却是普遍适用的。当你用P=UI来估算发热功率，本来就是假定能量全耗在电阻上，而没有转化为别的什么。为什么可以那样估算，是因为你说的数字集成电路的供电一般是直流电源，也没有什么多少电、磁的能量转换问题，当然因为集成电路有电容，能量未必都消耗在电阻上，但是作为估算，还是可以这么做的，毕竟这样也是考虑电路最差状况。

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