TDP是CPU的功耗吗？TDP是固定不变的吗？

Intel每出一代CPU总是会标出TDP的数值，xx瓦的计数方式让人很容易联想到功耗。很多人甚至在购买电源时也照方抓药，用简单的CPU TDP多少，GPU TDP多少等等加起来得到需要购买多大功率的电源。这实际上是对TDP的误解。围绕TDP的类似问题很多，有些说法过去对，但随着技术的演进，现在已经失效了，有些甚至从来就是主观臆断。今天我们就来一一加以辨别。

TDP的英文全称是“Thermal Design Power”，也就是热设计功耗，简称热功耗。顾名思义，它用来标识CPU或者GPU被设计成需要被排出多少热量才能保证让其稳定工作在标称频率上。注意这里标记出的三处重点信息，所有的误解都可以从这三点找到正确的答案。

CPU运算产生热量，这些热量如果不耗散掉，积累下来会让CPU温度上升，从而影响CPU的运行。而从中学的物理课程中我们知道，功耗也就是功率的计算方法是：

诚然功耗和需要耗散的热量是正相关的，但两者并不是相等关系。电流和电压随着运算量不同而起伏不定，功耗P也随之变化，但总的来说瞬时功耗是大于需要散热器排除的热量的。这是因为功耗除了提高温度需要散热器降温外还产生了热辐射等其他耗散。P > 发热，所以最大功率也大于TDP。

我们举个例子，Intel i7-8700 TDP 65W，而实际最大功耗80W左右。如果根据各自TDP加起来选择电源往往就会产生入不敷出的问题，轻则CPU或者GPU的性能受限，重则会忽然掉电。

既然TDP不是功耗，那是CPU能够排出最大的热量总没错吧？业界也是一直这么操作的，TDP作为选择CPU散热设备的标尺，为广大电脑用户提供了参考依据。75W TDP的CPU配大于75W的CPU散热器，热量一定能够及时排出，配个90W的就是浪费。一般的电脑用户总是这么认为的。

这个假设在很久都是对的，直到睿频2.0在CPU中引入：

睿频2.0引入了PL1、PL2、PL3、PL4和Tau。PL1是CPU能够长期工作的阈值，一般设定为TDP；PL2是CPU段时间能够超TDP工作的阈值，Intel推荐PL2比PL1高25%；PL3/PL4一般厂家不设置，这里略过；Tau是CPU能够坚持在PL2的时间长度。

我们举个例子，一个大work load过来后，CPU典型的功耗曲线是：

在睿频2.0的驱动下，CPU散热的需求很快提升到超过TDP的PL2，并保持在此，直到时间窗Tau达到，才会回到和TDP一样的PL1，并一直工作在此直到工作压力下降。所以PL2才是CPU在睿频2.0后能够耗散的最大热量（PL3/PL4更高）。

这些个PLx和Tau都是BIOS可以配置的，OEM或者高级玩家完全可以在提供远超TDP散热要求的情况下，提高PL2和Tau来提高CPU性能。一般玩家选择散热设备时也尽量选择稍大于TDP的设备。

那么如果不提高散热而无脑调高PL2和Tau会发生什么呢？热量会积累起来而撞上CPU的温度墙，发生的事情和这篇文章比较类似：

Intel在Ivybridge后推出了可变TDP（cTDP, Configurable TDP)，将TDP分为三种：

Nominal是出厂时设定的TDP；散热设备好的可以配置成TDP UP；小的那种无散热风扇的Fanless的可以设置成TDP Down。如果支持了cTDP的机器，我们在电源属性中可以详细配置它：

想想看，TDP UP很好理解，TDP Down谁会用的？

Intel提供了PLx和cTDP管理来让电脑厂商根据实际散热情况来调节CPU性能上限，这实际上是把双刃剑，优点是灵活可变，缺点也很明显。有商家为了跑分而修改PLx和Tau，或者无脑修改cTDP，罔顾稳定性的下降而造成性能颠簸。

最后还是一个思考题。Windows会根据用户在电源选项中的选择：

来在CPU的性能偏好寄存器中填入BIAS值：

来源：IA32手册（参考资料1）

而笔记本插入电源还是使用电池性能完全不同，也是依靠简单的寄存器来调节的。这些简单的操作后面有一个总管，它显然不在操作系统中，那么它在哪里呢？欢迎留言，我也将在下篇文章中揭晓答案。

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[1]: https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-software-developer-vol-3b-part-2-manual.pdf