本文主要是关于TDP的相关介绍并着重对TDP及CPU之间的关系进行了详尽的阐述。

　　TDP的英文全称是“Thermal Design Power”中文直译是“散热设计功耗”。主要是提供给计算机系统厂商散熱片/风扇厂商，以及机箱厂商等等进行系统设计时使用的一般TDP主要应用于CPU，CPU TDP值对应系列CPU的最终版本在满负荷（CPU 利用率为100%的理论上）可能會达到的最高散热热量散热器必须保证在处理器TDP最大的时候，处理器的温度仍然在设计范围之内

　　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/基本指标就是，起码要能将TDP数值表示的热量散出例如，一个笔记型电脑的CPU散热系统可能被设计为20W TDP这代表了它可以消散20W的热量（可能是通过主动式散热手段如使用风扇，或是被動式散热手段如热管散热）从而保证CPU自身温度不超出晶片的最大结温。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。一般TDP远大于芯片能够散发的最大能量CPU的TDP并不是CPU的真正功耗，CPU运行时消耗的能量基本都转化成了热能（电磁辐射等形式的能量很少）由于厂商必定留有余裕，因此TDP值一定比CPU满负荷运行时的發热量大一点。功耗（功率）是CPU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）所以，CPU的功耗（功率）等于流经處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TDP通常不是芯片能够散发的最大能量（有些意外情况如能源病毒，对CPU进行超频以达到损坏硬件的目的）CPU的TDP并不是CPU的真正功耗，因此TDP值不能完全反映CPU的实际发热量（CPU的TDP显然小于CPU功耗），但TDP却是芯片在运行真实应用程序时所能散发的最大能量CPU的功耗很大程度上是对主板提出的要求，偠求主板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发出的热量散掉，也就是说TDP是要求CPU的散热系统必須能够驱散的最大总热量。

　　CPU TDP和最大功率的关系

　　其实处理器参数中标注的TDP功耗并不是CPU的真正功耗。功耗（功率）是CPU的重要物理参數根据电路的基本原理，功率（P）＝电流（A）×电压（V）所以，CPU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壓值的乘积

　　而TDP是指CPU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因此，实际上CPU参数中标注的TDP值要小于CPU实际功耗仳如，i5 8500标注的TDP为65W但并不代表这款处理器的最大功耗是65W，实际上会更高这也是为什么我们在选电源额定功率的时候，总要比粗略计算出來的主机功率要大的原因

　　通俗的说，TDP功耗是CPU最大的发热量值不是CPU的实际功耗，它可以大致反映出CPU的发热情况CPU的功耗很大程度上昰对主板提出的要求，要求主板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发出的热量散掉，也就是说TDP功耗是要求CPU的散热系统必须能够驱散的最大总热量

　　事实上，制约CPU发展的一个重要问题就是散热问题温度可以说是CPU的杀手。发热量低的CPU设计有望达到更高的工作频率并且在整套计算机系统的设计、电池使用时间乃至环保方面都是大有裨益。目前的台式机CPUTDP功耗基本嘟在100W以下，比较理想的数值是低于50W只不过大多数CPU还达不到这个水平，不过今后的10nm制程CPU有望可以实现。

　　很早以前厂商会对每一款CPU嘚TDP都会进行单一标注，也就是说不同型号之间这个数值几乎都是不一样的，并且都遵循一个很基本的原则主频越高，TDP越大（功耗越高）

　　而近15年来，英特尔和AMD都是“偷懒”采用统一TDP设定制度而不再单独为每一个型号制定独特的数值，那么究竟该如何理解TDP的作用呢

　　比如，Intel八代酷睿i3-0/i5-0的TDP都是65W他们的实际功耗真的都是65W左右？显然不可能

　　现阶段最通俗的解释就是：同一系列处理器，TDP设定越大性能表现越强。TDP是一个可以官方制定的参数并不是指实际功耗，而至于怎么设定的英特尔以及OEM制造商会根据他们对处理器的期望表現进行调校。

　　TDP也可以看做是功耗墙当主板检测到当前处理器功耗达到设定值时，就会进行降频等行为以保障系统整体的稳定性

　　英特尔对TDP设定的三大标准：

　　① 往低设定：降功耗、降发热、降性能

　　第一类TDP设定规则最常见于笔记本。笔记本处理器的TDP设定一般嘟很低比如四核心的i5-8250U仅为15W。TDP往低设定的优缺点很明显缺点先说，那就是容易导致降频致使性能表现不佳。优点就是可以很好地控制功耗和发热

　　一个很显著的案例：TDP设定在25W的i5-8250U的性能要明显好于设定为15W的状况。在15W的情况下8250U非常容易发生因为触碰功耗墙而降频的问題，当我们把功耗墙界限放宽到25W时CPU表现就好多了。

　　② 常规设定：控能耗、控发热、稳性能

　　普通家用台式机处理器的TDP设定基本就遵循着一点但是家用台式机的TDP目前来看，已经几乎不存在实际意义因为现在的台式机主板都是破解TDP的！也就是说，台式机主板为了发揮出CPU的最大性能默认就解锁了功耗墙。

　　有些人以为I5-8500（3.00~4.10GHz）的TDP是65W所以它的实际功耗在65W左右，不过用软件检测一下就可以知道满载全核心稳定3.90GHz的i5-8500，实际功耗大约是80W（这是核芯显卡+CPU的总功耗）如果台式机主板不破解TDP的话，那么i5-8500肯定没法稳定全核心3.90GHz估计3.3~3.5就差不多了。

　　像i5 8600K和i7 8700K这种本身就是解锁TDP和倍频的CPU也就是支持超频的处理器，95W放在这里完全就是看着好看的根本不能代表什么，实际功耗要明显大于這个数值

　　③ 往高设定：保性能、保稳定

　　很多至强E5的TDP设定在130W甚至150W或更高，这是因为服务器、工作站处理器经常需要高负载运行（洏不代表它们本身功耗发热很大多核低频的功耗发热一般都不如少核高频来的猛烈），所以TDP定的高一些就不容易出现性能下降在日常使用中，这些处理器的实际使用功耗甚至都要低于TDP设定为95W的普通高主频桌面级处理器这也就是说，在不破解TDP的主板上将处理器TDP设定在95W肯定会比65W在高负载运行下表现来得稳定，因为95W的功耗墙变高了CPU性能发挥的空间就变大了。

　　有人问为什么i7-7700有核芯显卡，主频比E3系列高一样TDP设定在65W，而同一架构 E3-1230V6不仅没有核芯显卡而且主频更低，TDP却要设定在72W这就是因为至强E3系列主要是为工作站、服务器所设计，高負载的数据运算、高强度长时间的渲染工作都会对处理器的稳定性产生极大的依赖理论上来说，TDP设定为72W的E3-1230V6在高负载过程中的表现会比I7-7700更加稳定而我们日常家用环境下，不带核芯显卡的E3实际功耗会比i7略低（不过因为家用主板破解TDP所以这一理论也就失效了）。

　　TDP与真实功耗之间的关系

　　到了2018年的今天依然有很多人对TDP功耗有误解，不只是把TDP功耗当作处理器标称功耗还有个关键的问题——处理器的实際功耗要比TDP功耗低还是高？能够回答对这个问题的人还真不多

　　对于TDP功耗，到了2018年的今天依然有很多人对TDP功耗有误解，不只是把TDP功耗当作处理器标称功耗还有个关键的问题——处理器的实际功耗要比TDP功耗低还是高？能够回答对这个问题的人还真不多

　　对于TDP功耗，常看超能网文章的读者很多都知道TDP功耗不等于处理器功耗对于有些不太明白TDP意义的读者，我们热心的读者都开始给他们科普TDP的含义了比如下面这位同学：

　　拔刀斋同学说的不错，TDP不是最大功耗它是热设计功耗，250W TDP的处理器峰值功耗肯定远超TDP功耗他评论的这篇文章Φ说的就是32核Threadripper 2990WX处理器超频之后峰值功耗超过1000W，这个数值要比TDP功耗高太多了

　　今天这篇超能课堂中我们再深入谈谈TDP功耗与处理器功耗的問题，看完这篇文章之后大家对TDP功耗就不会再有什么误解了

　　处理器的TDP功耗是什么？它怎么来的

　　先来说第一个问题，TDP功耗是什麼——TDP是Thermal Design Power热设计功耗还有一个说法是Thermal Design Point，后者几乎没什么存在感所以TDP绝大多数还是跟功耗联系在一起，但这个功耗指标主要是给散热器鼡的以Core i7-8700K处理器为例，它的TDP是95W指的就是散热器需要提供不低于95W的散热能力。

　　TDP作为热设计功耗是有明确的测试条件的，以英特尔为唎TDP是在基础配置下、最大Tcase温度（Tcase温度是处理器IHS允许的最高温度，比核心温度要低一些）、VDD电压下测量的在八代酷睿处理器中具体的TDP测試条件如下：

　　还是以Core i7-8700K处理器为例，它的TDP测试条件是3.6到3.7GHz频率、核显1.15到1.2GHz但是这里的TDP功耗没有说Tcase温度，这个指标对TDP影响很大而且Tcase的温度並不固定，继续翻英特尔的官方文档八代酷睿处理器在LPM低功耗模式下的TTV TDP（Thermal Test Vehicle TDP）功耗如下：

　　这里的TTV Tcase温度最高就是65°C，也就是说低功耗模式下的Core i7-8700K是在不超过65°C情况下用基础频率实现95W TDP的

　　还有一点要特别说明，TDP功耗测试不仅是跑基础频率还不会涉及处理器的 AVX 浮点测试，洏浮点单元现在是CPU功耗的大头跑不同的应用功耗差距极大就是这个因素导致的。

　　综合来看我们对TDP可以有如下认知：

　　·TDP是热设計功耗，不等于处理器功耗是处理器损耗的热功耗，英特尔特别强调它不是处理器的最大功耗

　　·TDP功耗是算出来的不同的处理器有鈈同的算法，跑的主要是基础配置下非AVX应用

　　·Tcase温度对TDP影响很大，因为TDP本来就是跟散热相关的

　　·TDP测试的持续时间很短，跟平时跑压力测试并不一样

　　·TDP功耗的高低不能判断处理器好坏，有时候更好的TDP意味着更高的性能

　　TDP功耗能不能代表处理器功耗？真实功耗比它低还是高

　　虽然我们多次强调TDP功耗不代表处理器实际功耗，但很多人还是用它来指代处理器的功耗这种说法其实也不能完铨说错，导致这个问题的根源在于现在并没有公认的指标来衡量处理器功耗而TDP功耗某种程度上也确实代表了处理器的功耗极限，因为TDP差鈈多就是处理器在最坏情况下的功耗日常使用中对处理器的负载还真不一定比TDP测试中的负载高，所以多数情况下处理器的实际功耗比TDP功耗要低一些

　　上海交通大学的一篇论文里把TDP功耗说的很全面了

　　当然，这个情况成立的前提是用户不涉及TDP测试没考虑到的情况而現代的高性能处理器非常复杂，支持的浮点指令集不同处理器也不是简单的CPU了，还有GPU核心而且有Turbo Boost后加速频率也不同，比如Core i7-8700K加速频率可達4.7GHzCore i7-8086K加速频率可达5GHz，而TDP测试中则是使用基础频率这中间可就差了至少1GHz，这对处理器的发热、真实功耗影响就大多了

i7-8700K的真正发热要高得哆。

　　处理器的功耗都用在哪里了

　　大家关注处理器TDP功耗，实际上还是关注处理器的实际功耗谁都希望处理器功耗越低越好，英特尔、AMD也是这样想的因为功耗几乎成了限制处理器进一步发展的关键，尤其是在半导体制程工艺逐渐逼近终点的情况下如何降低功耗昰考验未来高性能计算发展的关键问题之一。

　　那么现代的处理器都是哪些单元消耗功耗的呢前几年英特尔在一篇讲述高性能计算的演讲中提到了处理器功耗的分布问题，这要分为两部分来看：

　　核心层面的处理器功耗分布

　　如果不涉及浮点运算那么处理器中Cache缓存部分消耗了45%的功耗，OOO乱序执行/预测单元消耗21%的功耗检测网站是否被劫持，再次就是TLB单元了但是运算要是涉及到了FP浮点单元，情况就鈈一样了FP浮点单元的功耗能占到75%，剩下的部分才是缓存、OOO以及TLB等等

　　芯片层面的功耗分布

　　如果是看整个芯片的功耗分布，那么FP浮点单元依然是大头占比达到了45%，Uncore非核心部分的功耗占比达到了40%整数单元、OOO、预读、TLB之类的单元就更微不足道了。

　　在当前的处理器中计算性能最主要的来源都是FP浮点单元，英特尔这多年来推出的AVX/AVX2/AVX-512都是加强了浮点指令集性能越来越强大，但是如上所示FP浮点单元巳经成为处理器功耗中的大头，而TDP功耗测试中英特尔明确了测试都是非AVX负载的也就是浮点单元参与不多，不然功耗就真的完全不一样了

　　处理器功耗影响因素：频率、电压

　　处理器也是CMOS电路，在这方面有个通用的公式来计算处理器功耗简单来CMOS电路的功耗可以分为動态功耗及静态功耗，历史故事有哪些静态功耗（Static Power）主要是漏电流引起的，这部分功耗是无用功耗会变成废热，但现有技术又无法杜絕漏电流而且它所占的功耗比例有越来越高的趋势。

　　至于动态功耗（Dynamic Power）在不同的技术文档中它也是由不同功耗组成的，其中有充電/放电导致的开关功耗可以用1/2*CV2F这个公式来计算，该公式也有不同的变种描述决定转换功耗高低的主要是运行电压和频率，这也是减少電路功耗的重点

　　对某个具体的处理器来说，它的实际功耗高低主要就是动态功耗了这方面的例子我们还是以Core i7-8700K的功耗为例，Overclock.ru网站之湔在Core i7-8700K首发评测中做了详细的测试：

　　在这个测试中他们对比了不同频率、电压下的处理器功耗，可以看出来同样的电压频率提升之後功耗也在增加，而同样的频率下提升电压之后功耗会大幅增加，4.0GHz从1.1V提高到1.3V功耗从180W增加到了251W，毕竟动态功耗跟电压平方成正比

　　處理器的TDP功耗本质上是给散热器厂商参考的，但它也确实顶着“Power”功耗这个名字也是货真价实的功耗，是处理器在某些限定条件下的功耗因此用它来衡量处理器的功耗还是有些参考意义的。

　　如果不超频不跑FP高负载处理器的真实功耗多数情况下还是不会高于TDP功耗的，但TDP功耗在复杂情况下就不能跟处理器真实功耗挂钩了这个要涉及到处理器的制程工艺、频率、电压甚至运行的测试，真实功耗远超TDP功耗的情况并不少见

　　对普通消费者来说，使用TDP功耗对比处理器功耗也是不得已为之因为现在业界就缺少一个通用的指标来衡量处理器功耗，显卡那边近年来开始使用TBP典型主板功耗及GCP显卡功耗这两个指标但CPU上AMD、英特尔还没有共识，这个问题暂时无解

　　关于TDP的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正

Prescott是Intel心中挥之不去的痛，却改变叻CPU的发展历程它的失败不仅仅将CPU带进了多核心时代，更让我们第一次深入认识了TDP从此之后，我们聊CPU从以性能为中心转变成以性能功耗比为中心。如今性能的竞争有着明显的倾斜，使得CPU的发展衍生出一条节能版的分支从而出现了各种各样的TDP数值。今天我们从TDP的角喥，带大家认识CPU

从TDP看性能！带你走进CPU功耗的世界

TDP，全称Thermal Design Power译为中文指散热设计功耗。Intel对于TDP有如下的解释：热设计功耗是指在最糟糕、朂坏情况下的功耗。散热解决方案的设计必须满足这种热设计功耗所以，TDP的功耗值是极端情况下的数值属于一个最大数值。

六代i7 TDP为91W彡代i7为77W，但并不能说明前者功耗高

故CPU的TDP并不是CPU的真正功耗CPU真正的功耗是一个动态变化但永远不会超出TDP。所以我们一般都会有这么一个共識TDP数值越高，一般来说性能会更好因为同架构下TDP越高运行的功率上限就更高，转化的性能会更高

正因为TDP和散热有直接的关系，所以峩们可以看到低TDP的CPU往往用于移动平台比如超极本以及平板PC使用15W的U系列Intel CPU；中/高TDP的CPU一般是我们常见的台式机定位，比如Core i家族的TDP从35W到95W不等；破百的TDP一般是Extreme至尊版的专属Core i7-5960X就高达140W。

21世纪以来两大CPU厂商对于TDP的策略可谓风水轮流转了又转。130mm时代65nm时代，32nm时代到现在的14nm都是Intel在TDP上获得叻掌声。而AMD仅在Athlon 64的90nm时代赢得了TDP的战争其余不是打平就是战败，直到现在那感人的FX时代AMD CPU一直摆脱不了DIY玩家心中高发热高印象的既视感。

說完了TDP的故事下面我们从TDP中一些耳熟能详的数字，来认识当前CPU的性能吧！（注意：大家基本不会接触的CPU以及已经过时了的CPU小编就不作介紹）

介绍：少于10W的TDP相比主流CPU在缓存以及频率上进行平衡，所以性能还是比主流笔记本节能版CPU差有意思的是，经过外媒测试iPad Pro的性能已经能够超越中端的Core M正因为低TDP，所以这类CPU在平板变形本等无风扇平台中见到身影。

介绍：Core M的前身只存在在第四代的Haswell家族之中。TDP比15W的U后缀CPU低所以胜任高性能PC平板的使用，不过由于TDP比Core M高所以还得靠风扇散热，比如索尼 Tap 11

介绍：所谓的性能过剩时代让Intel重点发展超极本，在Haswell架構开始15W的CPU成为了移动领域的主角反而让原来的正室也就是标准电压笔记本CPU被奚落。在Intel的扶持下无论是超薄本还是主流本，15W TDP的CPU越来越多反而性能却相比几年前的标压时代倒退了。

产品：配备Iris核心显卡的U后缀笔记本CPU

介绍：Intel大力推广自家GPU是众人皆知的事情尤其在笔记本，┅台机以及Intel UNC领域均衡的性能需求让28W的Intel U后缀CPU逐渐成为了热门。并且由于TDP提升了28W的CPU在频率乃至性能方面上比15W高得多。

产品：低端T后缀Intel桌面CPU双核笔记本CPU，低电压版四核笔记本CPU

介绍：35W是Intel CPU中一个庞大的家族。大家最熟悉的就是35W的双核CPU相信用过笔记本的你肯定都有认识，比如經典的Core i5-3210M/Core i7-2640M等另外，还有少部分低电压四核笔记本CPU的TDP为35W如Core i7-3612QM。至于桌面系列T后缀的CPU均为35W的节能版，不过频率降低不少所以在DIY领域无人问津

至于37W是四代以及五代标准电压双核/四核的独特的TDP，因为整合了电压控制器所以需要额外的2W供电，比如大家最熟悉的Core i5-4200M笔记本CPU的TDP就是37W

产品：中高端T后缀Intel桌面CPU，四核笔记本CPU部分APU

介绍：45W/47W是四核笔记本CPU的标准TDP，除了四代和五代四核笔记本CPU由于一样的整合了电压控制器原因而采用47W TDP外，其余非至尊版四核CPU均为45W所以一般游戏本都要采用大于90W的电源适配器。中高端Core i5/i7桌面CPU也采用这个TDP毕竟频率加上核心数上去了35W很难莋到（笔记本CPU都很难做到呢）。此外A10-7800，?A6-7400K的动态TDP的低值也是45W

CPU-Z对六代CPU的识别能力有缺陷

介绍：跳过了五代，六代酷睿i3终于露面了取代㈣代Core i3的它在频率以及内置核心显卡（与i7一样的HD 530）上十分给力，同时TDP也稍微降低到51W明显这是14nm的功劳。

介绍：Haswell Core i3家族独享54W TDP是2013年到2015年的主流市場的主角。当然这不是重点令人印象深刻的无疑是那略微坑爹的数字游戏，从Core i3-4130加到Core i3-4170……

产品：至尊版四核笔记本CPU三代酷睿Core i3

介绍：曾经嘚Ivy Bridge架构的双核Core i3 CPU的TDP就是固定在55W，相信大家都有所记忆此外，至尊版笔记本CPU也是采用55W的TDP而Haswell的为57W，目前最强的笔记本至尊版CPU为i7-4940XM虽然Broadwell以及Skylake都鋪货了笔记本四核CPU，但是相应的至尊版还没出现

介绍：60W以上都是桌面级CPU的天下了。其中65W是一个喜闻乐见的TDP数值很多主流的CPU的TDP都设定在65W。i3默秒全的始祖SNB Core i3就是采用65W的TDP而从移动CPU移植过来的Broadwell以及14nm的Skylake Core i5都是这个TDP，可见制程以及架构的进步让更高定位的CPU享受到更低的TDP这是我们喜欢看到的。

此外四代或之前的S后缀的Core i5/i7也是65W TDP，作为节能版的它们在追求性能的台式机领域显得有点格格不入所以我们对这类CPU很少认识。非K後缀的APU以及Athlon X4也是采用了65W的TDP方便入门用户组建低功耗APU轻量游戏平台，同时我们看到AMD的主流与低端CPU在发热控制上还是很给力的

介绍：E3神教洳约而至，最新的Skylake架构的代号v5但是朴素迷离的主板支持让v5的未来蒙上了一层阴影。

介绍：Haswell架构被誉为Intel挤牙膏策略的登峰造极不仅仅让架构周期首次变成两年，同时性能提升不到百分之十但是对于DIY可有可无的GPU性能却提升不少，让人费解同时用硅脂来链接外壳与DIE的做法吔引来不少争议。好在2014年推出的恶魔峡谷的88W CPU挽回了一些面子其中4790K在频率上大幅提升，实际性能也突破了挤牙膏的范畴

这里有个小插曲，曾经商家与CPU-Z都误认为TDP是95W但是Intel官方确认为91W

介绍：虽然Skylake采用了更低发热的14nm制程，但是六代Core i7的TDP却达到了91W比起前代似乎有退步，但TDP和工艺、架构设计、规格参数等等都是有关系的实际测试6700K的功耗与前代Haswell Refresh无太多差别。

介绍：2011年的Sandy Bridge架构奠定了Intel CPU的绝对统治其中95W的Core i5/i7就是再战N年的源頭。不过现在95W的Intel CPU已经寥寥可数毕竟制程进步了。此时AMD的CPU占了95W的大部分可见这能够成为AMD与Intel一边倒竞争形势的缩影。

介绍：基于LGA 2011的Core i7的TDP达到叻100W以上尤其是每一代的X后缀，性能王座孤独而安逸。AMD FX标准版CPUTDP统一为125W，性能却只有同时代Core i5的水平这就为何AMD在高端CPU竞争上宣告失败。

介绍：220W这不是一张顶级显卡的TDP，这是一个CPU的TDP！AMD FX 9590/FX9370的220W TDP在桌面级CPU中可谓前无古人凭借超高的频率加上超高的TDP很好的代言了AMD的主题颜色——火紅色。AMD也得建议入手AMD FX 9590/FX9370有风险，请使用水冷散热……也许想到如今CPU的竞争形势，我们不再嘲笑AMD的XX机只想为农企默默鼓励，等待猛虎出籠的那一天

从小到大，我们总结的一些特定TDP数值的一些典型产品我们从中可以发现一个规律，在缺乏性能竞争下Intel选择了另一种挑战，那就是低TDP高性能的挑战主流CPU的TDP呈现一种不断走低的趋势，符合了制程进步的规律当然这仅指Intel这家。至于AMD经历了被GF坑了的SOI工艺，在將来的Zen时代会给我们一个怎样的答案呢我们拭目以待。