显卡最大功率与TDP的关系 浅谈TDP值与CPU功耗的关系

本文主要是关于显卡最大功率与TDP的相关介绍，并着重对显卡最大功率与TDP之间的关系进行了详尽的阐述。

TDP

TDP的英文全称是“Thermal Design Power”，中文翻译为“热设计功耗”，是反应一颗处理器热量释放的指标，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的重要物理参数，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。显然CPU的TDP小于CPU功耗。换句话说，CPU的功耗很大程度上是对主板提出的要求，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。

现在CPU厂商越来越重视CPU的功耗，因此人们希望TDP功耗越小越好，越小说明CPU发热量小，散热也越容易，对于笔记本来说，电池的使用时间也越长。Intel和AMD对TDP功耗的含义并不完全相同。AMD的的CPU集成了内存控制器，相当于把北桥的部分发热量移到CPU上了，因此两个公司的TDP值不是在同一个基础上，不能单纯从数字上比较。另外，TDP值也不能完全反映CPU的实际发热量，因为现在的CPU都有节能技术，实际发热量显然还要受节能技术的影响，节能技术越有效，实际发热量越小。

TDP功耗可以大致反映出CPU的发热情况，实际上，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，显然发热量低的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CPU，TDP功耗超过100W基本是不可取的，比较理想的数值是低于50W。

显卡最大功率与TDP的关系

CPU/GPU的功耗

所谓功耗，是指功率的损耗，也就是输入功率与输出功率之差，电路中功耗通常是指元器件上耗散的热能。对于像CPU、GPU这样的数字电路，功耗一般分为开关的动态功耗和漏电的静态功耗，动态功耗主要指电容充放电时的功耗，静态功耗主要指二极管的反偏电流和关断晶体管中通过栅氧的电流它们形成的功耗。

P总功耗 ≈ P动态功耗 + P静态功耗

在数字电路中，P动态功耗 ≈ CV2F，其中C为系统的负载电容，V为电压，F为工作频率，比如一个1.0V核心电压3.0GHz工作频率的CPU，如果加压超频到1.2V电压4.0GHz频率，那么它的动态功耗将增长（1.2/1.0）2*（4.0/3.0）= 192%，也就是说，其动态功耗几乎翻了一倍。

而P静态功耗 = I漏电电流*V = V2/R，从这公式可以看出，虽然随着CPU/GPU的核心电压不断下降，静态功耗有呈下降的迹象，但是随着它们集成的晶体管越来越多，众多晶体管并联后使得等效电阻值不断减少，集成电路内层与层之间的绝缘层变薄也使得层间泄漏电流增加，所以CPU/GPU的静态功耗一直趋于上升态势。

我们知道，白炽灯是将电能转换热能和电磁波能（包括红外线的光能和可见光的光能等），其中对我们有用的可见光光能只占10%左右，其它的都浪费掉。那么当CPU/GPU源源不断地吸收电能时，它们将这些电能又做了些什么？

目前来说，还没有一个很权威官方的答案，现在达成的共识是，CPU/GPU处理信息本身是不需要消耗能量的，CPU/GPU将信息传递给其它地方也不需要消耗能量（改变电信号的间隔电压频率即可），CPU/GPU的电能几乎都消耗在线路上了，其它还有少量的辐射能和内部储存的化学能可以忽略不计，也就是说：

CPU/GPU功耗 ≈ 输入功率 = I * V

比如说GPU某一时刻的核心电压是1.0V，电流为80A，那么这一时刻它的功耗也近似等于80W，由于CPU/GPU的工作电压和电压都是不断变化的，其功耗也随之改变，一般用最大值来对它们的功耗作定量描述。

什么是TDP？

但是在很早之前，英特尔为CPU制定规格参数时，并没有提供功耗规格，而是用了TDP这一参数，比如说Core 2 Quad Q9650的TDP为95W，由于单位上的相同，无数的人将TDP与功耗混为一谈。

那么到底什么是TDP呢？英特尔的解释应该更权威更准确：

TDP： Thermal Design Power，A power dissipation target based on worst-case applications. Thermal solutions should be designed to dissipate the thermal design power.

把英特尔的原话翻译过来就是：TDP（Thermal Design Power，热功耗设计）指基于CPU在最糟糕应用状况下规定的功耗指标，要求散热解决方案设计成可以将这个指标的功耗驱散掉。

这个解释的核心在于TDP是一个规定的指标，供散热方案参考，并非指CPU实际的功耗值。从上面英特尔处理器的规格表中也可以看出，2.33GHz的Q8200和3.0GHz的Q9650它们的TDP都是95W，如果是实际功耗的话，理论上Q9650的最大功耗是Q8200的1.28倍。

那么TDP和功耗到底有什么关系呢？答案是没有关系。很多测试表明，CPU的最大真实功耗是明显小于TDP值的，但是在加压超频后最大功耗超过TDP值就很有可能。

在前几年，AMD对英特尔的TDP定义很是不爽，因为它的CPU中当时还整合有内存控制器，相当于多出一部分热量，不过随着英特尔处理器中整合了GPU和MC，AMD也就不再计较了。

显卡的功耗

因为GPU并不单独出售，都是集成在显卡上的，所以通常都不提供GPU的功耗，而是以整个显卡的功耗为主，除了GPU的功耗外，显存的功耗也是相当高的，在高端显卡中几乎与GPU功耗持平。

但无论是NVIDIA还是AMD，对显卡功耗的标示都很不规范，一会用Max.Board Power一会用TDP，这也给消费者一种错觉，认为显卡功耗就等同于TDP。

TDP值与CPU功耗的关系

“性能提高40%同时功耗下降40%”，这两年来，Intel凭借酷睿一路风光，得到大家认可，而对比下AMD的6400+和2900XT是两款在技术含量上非常的失败的产品，低功耗的HD3850却得到认可，这说明人们对CPU科技发展的认同标准非常一致：高性能，低功耗，缺一不可

从上图可以看出CPU满载时消耗的功耗包括两部分：一部分有用功 自身运算消耗;另一部为无用功 以热能的形式散发

TDP热设计功耗：它的含义是CPU满载时，释放出的热能，单位是瓦（W）

视频压缩时可以取得TDP值和CPU最大功耗，玩大型游戏时显卡取得最大功耗，而U不一定是满载（也许是80%），所以比视频压缩时功耗和发热稍低

一款CPU的TDP是定值，反映的是CPU在极限状态下的散热需求，所以TDP数据是提供散热器厂商的，按照这个设计功耗制作出来的散热器可以保证CPU绝对安全的散热效果，对于用户来说，更低的TDP值可以不必再为CPU散热担心，以便舒适稳定的享受电脑，当然TDP值也可以在一定程度上反映CPU高负荷下的效能，毕竟散发掉的热能是白白浪费掉的

一般AMD处理器的外包装在很明显的位置上标注了这款产品的TDP值，而Intel并不这么做，而且Intel同一系列象E6000，E6500，E4000，E2000系列TDP值都统一设定为65W，CPU的主频跨度从1.6GHz到3.0GHz，电压也不尽相同，难道这些CPU的理论最高散热功耗都是65W吗？ 不是的，下面是几款比较典型CPU的精确TDP值

E6550比X6800真实TDP值少了17W，那为什么Intel把酷睿系列的TDP值都统一为65W呢？因为散热片/风扇/机箱厂商只要设计一套可以满足TDP 65W的CPU散热方案，就可以将散热器应用在所有TDP为65W的CPU上。否则，TDP值分的过细，为20种型号CPU准备20种散热器？想起来就头大。既要统一又要散热安全，所以TDP值通常取同系列性能最强也是发热最大的，例如取X6800的TDP 65W，那么按照这个TDP设计出来的散热器

除了CPU的发热量，用户最终关心的就是CPU的实际功耗，毕竟省下来的就是钱zol中关村在线Intel Core 2 Duo E6550（盒）

CPU的实际功耗：功率=电压*电流，当电压和电流达到峰值时，CPU也达到了最大功耗，CPU的最大功耗肯定要高于TDP值，因为TDP只是CPU最大功耗中损失的那一部分（以热能散发），事实上CPU的最大功耗一般是TDP值的2倍左右，不过这个值很难单独测出来，而且单独知道CPU的最大功率对认清实际功耗帮助不大，例如AMD的U内部集成了内存控制器，所以CPU单独的功耗比Intel高出一些。.而Intel把内存控制器集成在主板北桥，那么Intel主板比AMD主板耗电，所以不应该只讲哪个U耗电低，只有融入平台并结合性能才能对CPU的实际功耗表现做出粗略的评价（更强调能耗比），这个考查是长期的，模糊的，主观性较强的zol中关村在线Intel Core 2 Duo E6550（盒）

或许你会提出用SP2004烤机软件让CPU满载24小时，不就考查出整机功耗了吗？zol中关村在线Intel Core 2 Duo E6550（盒）

实际上这是很笨的做法，因为一个高能效的CPU，可以在相同的时间完成更多的工作zol中关村在线Intel Core 2 Duo E6550（盒）

性能好节能好的CPU，就可以在更短的时间内完成任务，依次进入降频降压，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分钟处于空闲，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，耗电量自然大得多，由此可见能耗是无法和高性能的CPU相比的

我们并不总是让电脑高负荷运行，所以CPU的节电技术对空载功耗至关重要，降频降压，所幸的是Intel和AMD都有一套完善的节电技术，它们两个平台空载功耗相差不大

电源方面，如果一个电源的转换效率为40%，当平台需要120W时，电源就得消耗掉300W，多余那180W是白白浪费掉的，所以电源转换效率对整机功耗影响颇大

结语

关于显卡最大功率与TDP的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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