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

什么是TDP

關(guān)于TDP的定義，它全稱是Thermal Design Power熱設(shè)計功耗，維基百科上的解釋是指處理器在運行實際應(yīng)用程序時，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，散熱器能夠有效地冷卻處理器的依據(jù)。而Intel Ark上對TDP的解釋略有不同，原文是“熱設(shè)計功耗 (TDP) 以瓦特為單位，表示所有活動內(nèi)核在Intel定義的高復雜性工作負載下，以基本頻率運行時消耗的平均功率?！?/p>

可見無論哪個解釋TDP都和處理器的功耗沒直接關(guān)系，并非指CPU實際的功耗值， 它的其實是給散熱器廠商和系統(tǒng)設(shè)備制造商的一個重要參考指標，是臺式機、筆記本電腦、服務(wù)器等設(shè)備散熱系統(tǒng)設(shè)計的重要參考指標。TDP越大，表明CPU在工作時會產(chǎn)生的單位時間熱量越大。對于散熱系統(tǒng)來說，需要將TDP作為散熱能力設(shè)計的最低標準，也就是散熱系統(tǒng)至少要能散出TDP數(shù)值所表示的單位時間熱量。

在第37期的超能課堂中我們已經(jīng)說過，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)部儲存的化學能可以忽略不計，也就是說CPU所消耗的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能了，而Intel定義的TDP則是處理器在運行實際應(yīng)用時可產(chǎn)生的最大熱量，那么從這個角度來看TDP又是否等于處理器的實際功耗呢？

CPU最大功耗和TDP漸走漸遠

這個問題嘛，要分兩個時間段來解釋。對于Intel處理器來說在Turbo Boost 2.0來之前TDP是比較接近處理器的最大功耗的，而在Turbo Boost 2.0到來之后TDP對于普通用戶來說參考意義已經(jīng)不大了。

在最早的時候，處理器其實就只有一個固定的頻率，比如賽揚500處理器的主頻就是500MHz，隨后Intel的SpeedStep和AMD的PowerNow!這類節(jié)能技術(shù)出現(xiàn)讓處理器能夠自動降低主頻以降低能耗與發(fā)熱，而在需要時又可以迅速地恢復原有的主頻以提供標稱的計算能力，這個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降頻，那么是否能讓處理器自動超頻呢？隨著技術(shù)的演進、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，在Core 2處理器的移動版上就有了可以讓一個核心進入節(jié)能狀態(tài)而讓另一核心加速的動態(tài)加速技術(shù)，到了第一代酷睿處理器Nehalem上該技術(shù)就進化成了初代Turbo Boost睿頻技術(shù)，可讓多核心在以更高頻率運行。

其實不論動態(tài)加速技術(shù)還是睿頻技術(shù)都是讓CPU在TDP范圍內(nèi)進行自動超頻，但不能突破TDP的限制，然而自第二代酷睿處理器Sandy Bridge開始引入的Turbo Boost 2.0就允許CPU越過TDP進行超頻，此時TDP已經(jīng)不能代表處理器的最大功耗了，由于在超過標稱TDP后，CPU的發(fā)熱量會大很多，所以Intel又給這個特性加上了最長時間、最高允許的功耗兩項限制，后者延伸出了Power Limit和Turbo Time Parameter這兩個東西。

Power Limit有四個等級，也就平常所說的PL1、PL2、PL3、PL4，PL1一般指CPU的長時運行最大功耗，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默認是關(guān)閉的，即使開啟也只是允許10ms的瞬時峰值。

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

對于桌面處理器來說，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。

被解除的功耗限制

更重要的是Intel把PL1和PL2的數(shù)值開放給用戶和OEM廠商自行調(diào)整的，板廠很早的時候就把Z系列主板的CPU功耗限制默認全解了，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，但你會發(fā)現(xiàn)許多游戲本會把原本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。

Core i9-11900K | AIDA64 Stress FPU AVX2 only

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負載且僅使用AVX2的時候處理器烤機穩(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，當然代價就是CPU Package功耗從125W直接飆到266W。

功耗限制這問題在早年四核時代其實沒多少人會注意到，當時處理器的功耗比較低，解除限制的滿載功耗其實也不會比TDP高多少，然而在第八代酷睿之后核心數(shù)量開始增加后這問題日益嚴重，越是頂級的處理器，它的滿載功耗和TDP相差就越大，以至于現(xiàn)在大家都覺得處理器的TDP沒啥用了。

一般來說這個功耗限制在BIOS的內(nèi)置《CPU高級設(shè)置》子菜單下，PL1的選項叫“Long Duration Power Limit”，PL2則叫“Short Duration Power Limit”，Tau的稱號方式在不同品牌的主板上可能會有些不同，但一般都夾在PL1和PL2選項之間。較早的時候主板會直接幫你解鎖這些東西，默認的Auto多數(shù)就是最大的意思，不過這兩代會好點，初次啟動時會讓你選擇是否解除處理器功耗限制，各品牌的主板詢問方式可能會有所不同，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雜起來了，可能是Intel看你們板廠都默認解鎖功耗控制，12代酷睿K系列處理器默認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。不過到了12代這里，Intel也不用TDP了，ARK里面直接沒了TDP這項，PL1叫處理器基礎(chǔ)功耗，PL2則叫作最大睿頻功耗。

Intel第12代酷睿系列處理器規(guī)格

說真的12代酷睿這樣標準其實更好讓消費者理解，只不過實際到了消費者手上，這些桌面處理器多數(shù)也會被解除功耗限制，白給的性能誰不想要呢？會乖乖遵守Intel功耗規(guī)范的也只有OEM廠商賣的整機了。

筆記本那邊也會根據(jù)機器的散熱設(shè)計對處理器的功耗限制進行調(diào)整，比如Core i9-12900H標準狀態(tài)下PL1是45W，PL2則是115W，但我們之前測試的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)備上只開放到PL1=55W，PL2=95W。

需要手動解鎖的AMD處理器功耗限制

對于AMD的處理器來說，AMD第一個處理器自動提頻技術(shù)Turbo Core是和K10.5架構(gòu)處理器一同到來的，之后的推土機架構(gòu)處理器有繼續(xù)沿用，AMD的Turbo Core和Intel的第一代Turbo Boost一樣被嚴格控制在TDP之內(nèi)的。

到了后來的Zen架構(gòu)，Turbo Core升級為Precision Boost精準頻率提升技術(shù)，除此之外還有XFR自適應(yīng)動態(tài)擴頻技術(shù)，在銳龍1000處理器的時候它們僅能提升兩個線程的頻率，和Intel的Turbo Boost 2.0比起來弱不少，所以在銳龍2000處理器的時候推出了第二代Precision Boost和XFR，允許更多線程同時提升到更高的頻率，不同線程的負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)幚砥鞯淖畲蠊木驮试S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行自動調(diào)整，散熱方案越好頻率增幅越明顯，所以會出現(xiàn)處理器功率大幅度超過TDP的情況，以Ryzen 7 5800X為例，它的TDP是105W，實際烤機測試時峰值功耗能到151W。

當然AMD銳龍?zhí)幚砥鞴某絋DP的幅度遠低于Intel的酷睿處理器，這是因為板廠默認并沒有解除AMD主板上的功耗控制，你會發(fā)現(xiàn)銳龍?zhí)幚砥髟谳p載和重載時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?，就得進入主板BIOS的PBO菜單，把Precision Boost Overdirve改成Advanced模式，PBO Limits改成手動模式，然后你就可以看到PPT、TDC、EDC三個限制，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于雙CCD的銳龍9處理器來說提升會比較大，單CCD的提升幅度就低不少，根據(jù)我們此前的測試，Ryzen 9 5950X在開啟PBO后AIDA 64 FPU烤機功耗從原來的124W提升至229W，全核頻率從3.65GHz提升至4.25GHz，R23跑分成績提升了12.2%之多。

上面所說的都是針對默認狀態(tài)和使用PBO進行自動超頻的情況，如果用手動超頻模式的話處理器功率限制會被自動解除。

全文總結(jié)

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有直接關(guān)系，Intel那邊由于板廠默認解鎖處理器功耗限制所以TDP基本沒有啥參考價值，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全按照Intel規(guī)范來走就行，這樣處理器功耗會降低不少，也涼快許多，只不過性能會有一定程度下降。AMD這邊板廠默認沒有解除功耗限制，但銳龍?zhí)幚砥鲗嶋H最大功耗也是高于TDP的。

最后提一嘴的是，別把軟件報出來的CPU Package功耗當成CPU從電源那里拿了多少電，因為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，這消耗會根據(jù)主板供電設(shè)計的不同有很大差別，CPU Package能當成電源選購參考這沒錯，但請不要直接畫等號，可能要算多10%到30%左右的損耗。