熱設計電力

熱設計電力( TDP ) は、熱設計点とも呼ばれ、コンピュータ チップまたはコンポーネント (多くの場合、CPU、GPU、またはシステム オン チップ)によって生成される熱の最大量であり、コンピュータ内の冷却システムは、あらゆる作業負荷下でこれを放散するように設計されています。

いくつかの情報源によれば、マイクロプロセッサのピーク電力定格は通常TDP定格の1.5倍であると言われています。^[1]

Intelは、一部のIvy Bridge Yシリーズプロセッサにシナリオ設計電力（SDP）と呼ばれる新しい指標を導入しました。 ^{[2] [3]}

平均CPU 電力(ACP) は、Advanced Micro Devices (AMD) がK10マイクロアーキテクチャに基づくプロセッサ ライン( Opteron 8300 および 2300 シリーズプロセッサ) で使用するために定義した、平均的 1 日の使用状況における中央処理装置(特にサーバー プロセッサ) の電力消費量です。Pentium および Core 2 プロセッサに使用される Intel の熱設計電力 (TDP) は、高負荷時のエネルギー消費量を測定します。数値的には、同じプロセッサの「平均」ACP 評価よりもいくらか高くなります。

AMDによると、ACP評価には、TPC-C、SPECcpu2006、SPECjbb2005、STREAMベンチマーク^[5]（メモリ帯域幅）^{[6] [7] [8]を含むいくつかのベンチマークを実行する際の消費電力が含まれており、AMDは、これは}データセンターやサーバー集約型のワークロード環境の電力消費測定に適した方法であると述べています。AMDは、プロセッサのACPとTDPの両方の値が記載され、互いに置き換わることはないと述べました。Barcelona以降のサーバープロセッサには、 2つの電力数値があります。

CPU の TDP は場合によっては過小評価されており、特定の実際のアプリケーション (通常はビデオ エンコードやゲームなど、負荷の高いアプリケーション) では CPU が指定された TDP を超え、コンピューターの冷却システムに過負荷がかかります。この場合、CPU はシステム障害 (「サーマル トリップ」) を引き起こすか、速度を低下させます。^[9] 最新のプロセッサのほとんどは、ファンが動作しなくなったり、ヒートシンクが誤って取り付けられたりするなど、壊滅的な冷却障害が発生した場合にのみサーマル トリップを引き起こします。

たとえば、ノートパソコンの CPU 冷却システムは 20  W TDP 用に設計されている場合があります。これは、ノートパソコンの CPU の最大接合部温度を超えることなく、最大 20 ワットの熱を放散できることを意味します。冷却システムは、ファン付きのヒートシンクなどの能動的な冷却方法 (強制対流と組み合わせた伝導など) 、または 2 つの受動的な冷却方法 (熱放射または伝導) のいずれかを使用してこれを実現できます。通常は、これらの方法を組み合わせて使用​​します。

安全マージンと実際のアプリケーションの定義はメーカーによって異なるため、異なるメーカー間の TDP 値を正確に比較することはできません (たとえば、TDP が 100 W のプロセッサは、フル ロード時に、その TDP の一部のプロセッサよりも確実に多くの電力を消費し、同じメーカーのより低い TDP のプロセッサよりも多くの電力を消費する可能性が非常に高くなりますが、90 W などのそれほど低くない TDP を持つ別のメーカーのプロセッサよりも多くの電力を消費するかどうかはわかりません)。さらに、TDP はプロセッサ ファミリに対して指定されることが多く、通常、ローエンド モデルはファミリのハイエンド モデルよりも大幅に少ない電力を消費します。

2006 年頃まで、AMD はプロセッサの最大消費電力を TDP として報告していました。Intelは、Conroeファミリのプロセッサの導入でこの慣行を変更しました。^[10] Intel は、チップが持続的な負荷を受けている間にコンピューターのファンとヒートシンクが放散できる必要がある電力量に応じて、特定のチップの TDP を計算します。実際の電力使用量は TDP よりも高くなることも (大幅に) 低くなることもありますが、この数値は、製品の冷却ソリューションを設計するエンジニアにガイダンスを提供することを目的としています。^[11]特に、Intel の測定では、デフォルトの時間制限のためIntel Turbo Boost が完全に考慮されていませんが、AMD では、 AMD Turbo Core が常に最大電力を追求するため考慮されています。^[12]

一部のプロセッサの TDP 仕様では、使用シナリオ、利用可能な冷却能力、および必要な電力消費に応じて、複数の異なる電力レベルで動作できる場合があります。このような可変 TDP を提供するテクノロジには、Intelの構成可能 TDP (cTDP) とシナリオ設計電力(SDP)、およびAMDのTDP 電力上限があります。

設定可能TDP（cTDP ）は、プログラマブルTDPまたはTDPパワーキャップとも呼ばれ、TDP値の調整を可能にする、Intelモバイルプロセッサ（2014年1月現在^{[アップデート]}）およびAMDプロセッサ（2012年6月現在^{[アップデート]}）の後継世代の動作モードです。プロセッサの動作とパフォーマンスレベルを変更することで、プロセッサの消費電力を変更し、同時にTDPを変更することができます。これにより、利用可能な冷却能力と必要な消費電力に応じて、プロセッサをより高いパフォーマンスレベルまたはより低いパフォーマンスレベルで動作させることができます。^{[13] : 69–72  [14] [15]}

cTDPをサポートするIntelプロセッサは3つの動作モードを提供する: ^{[13] : 71–72}

• 公称 TDP  – これはプロセッサの定格周波数と TDP です。
• cTDP ダウン – より低温または静かな動作モードが必要な場合、このモードでは公称モードよりも低い TDP と低い保証周波数が指定されます。
• cTDP アップ – 追加の冷却が利用可能な場合、このモードでは公称モードと比較して、より高い TDP とより高い保証周波数が指定されます。

たとえば、モバイルHaswellプロセッサの中には、cTDPアップ、cTDPダウン、または両方のモードをサポートするものがあります。^[16] 別の例として、AMD OpteronプロセッサとKaveri APUの一部は、より低いTDP値に設定できます。^[15] IBMのPOWER8プロセッサは、組み込みオンチップコントローラ（OCC）を通じて同様の電力制限機能を実装しています。^[17]

インテルのシナリオ設計電力（SDP）の説明：「SDPは、実際の環境シナリオで熱に関連するデバイスの使用を表すことを目的とした追加の熱基準点です。システムワークロード全体のパフォーマンスと電力要件のバランスを取り、実際の電力使用量を表します。」^[18]

シナリオ設計電力（SDP）は、プロセッサの追加の電力状態ではありません。SDPは、特定のベンチマークプログラムの組み合わせを使用して「現実世界の」シナリオをシミュレートしたプロセッサの平均電力消費を示すだけです。^{[2] [19] [20]}たとえば、Yシリーズ（極低電力）モバイルHaswellプロセッサは、TDPとSDPの違いを示しています。^[18]

• 集積回路における発熱
• 動作温度
• 出力定格
• インテル ターボブースト
• AMD ターボコア

• AMD Bulldozer の詳細: Opteron は TDP を構成可能に、AnandTech、2011 年 7 月 15 日、Johan De Gelas および Kristian Vättö 著
• x86 をクールに動かす方法、2001 年 4 月 15 日、Paul DeMone 著