熱設計電力

熱設計電力（TDP ）、または熱設計点とは、コンピュータのコンポーネント（CPU、GPU、またはシステムオンチップ）が生成できる最大熱量であり、その冷却システムが非ターボクロックレート（基本周波数）での通常動作中に放散するように設計されている熱量のことです。

一部の情報源によると、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。^{[ 1 ]}グラフィックス処理ユニットでは、ピーク電力とTDPの間にさらに大きな差があることが知られている。^{[ 2 ]}

平均CPU電力（ACP）とは、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（Opteron 8300および2300シリーズプロセッサ）向けに定義した、特にサーバープロセッサなどの中央処理装置の「平均的な」日常使用における消費電力のことです。Intelの熱設計電力（TDP）は、PentiumおよびCore 2プロセッサに使用され、高負荷時のエネルギー消費量を測定するもので、同じプロセッサの「平均」ACP値よりも数値的にやや高くなります。

AMDによると、ACP評価には、TPC-C、SPECcpu2006、SPECjbb2005 、 STREAM Benchmark ^{[ 4 ]}（メモリ帯域幅）^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}など、いくつかのベンチマークを実行したとき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ワークロード環境における消費電力測定の適切な方法であると述べています。AMDは、プロセッサのACP値とTDP値は両方とも記載され、互いに置き換えられるものではないと述べています。Barcelona以降のサーバープロセッサには、2つの電力値があります。

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 エンコーディングやゲームなどの負荷の高いもの) で CPU が規定の TDP を超え、コンピュータの冷却システムに過負荷がかかることがあります。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。^{[ 8 ]}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、ヒートシンクが正しく取り付けられなかったりするなど、冷却に致命的な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。

例えば、ノートパソコンのCPU冷却システムは20WのTDP （熱設計電力）に対応するように設計されている場合、それはノートパソコンのCPUの最大接合部温度を超えずに最大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、ファン付きヒートシンクなどのアクティブ冷却方式（伝導と強制対流の組み合わせなど）を使用するか、熱放射または伝導という2つのパッシブ冷却方式のいずれかを使用してこれを実現できます。通常、これらの方式を組み合わせて使用​​します。  

安全マージンや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、異なるメーカーのTDP値を正確に比較することはできません（例えば、TDPが100Wのプロセッサは、 そのTDPの数分の1のプロセッサよりもフルロード時に消費電力がほぼ確実に多く、同じメーカーのTDPが低いプロセッサよりも消費電力がかなり多いでしょうが、TDPがそれほど低くない別のメーカーのプロセッサ（例えば90W  ）よりも消費電力が多いとは限りません）。さらに、TDPはプロセッサのファミリーごとに規定されることが多く、通常、ローエンドモデルはファミリーのハイエンドモデルよりも消費電力が大幅に少なくなります。

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ファミリーのプロセッサの導入によりこの慣行を変更しました。 ^{[ 9 ]} 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のファンとヒートシンクが放散する必要のある電力の量に基づいて、特定のチップの TDP を計算します。実際の電力使用量は TDP よりも高い場合も、(かなり) 低い場合もありますが、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。^{[ 10 ]}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。^{[ 11 ]}

一部のプロセッサのTDP仕様では、使用状況、利用可能な冷却能力、および必要な消費電力に応じて、複数の異なる電力レベルで動作させることができます。このような可変TDPを提供する技術には、IntelのコンフィギュラブルTDP（cTDP）とシナリオ設計電力（SDP）、およびAMDのTDP電力上限などがあります。

構成可能なTDP（cTDP ）、プログラマブルTDPまたはTDP電力キャップとも呼ばれるこの動作モードは、 2014年1月以降の世代のIntelモバイルプロセッサの動作モードです。 ）およびAMDプロセッサ（2012年6月現在） ) TDP 値の調整を可能にする。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る。このようにして、プロセッサは、利用可能な冷却能力と必要な消費電力に応じて、より高いまたはより低いパフォーマンス レベルで動作することができる。^{[ 12 ] : 69–72 [ 13 ] [ 14 ]}

cTDPは通常、3つの動作モードを提供する（ただし、これらに限定されない）：^{[ 12 ]： 71-72}

• 公称TDP –プロセッサの定格周波数とTDP。 
• cTDPダウン–より低温またはより静かな動作モードが必要な場合、このモードでは、標準モードと比較して、より低いTDPとより低い保証周波数が指定されます。 
• cTDPアップ–追加の冷却が可能な場合、このモードでは、標準モードと比較して、より高いTDPとより高い保証周波数が指定されます。 

例えば、モバイル向けHaswellプロセッサの中には、cTDPアップ、cTDPダウン、またはその両方のモードをサポートするものがあります。^{[ 15 ]}また、別の例として、AMD OpteronプロセッサやKaveri APUの中には、TDP値を低く設定できるものがあります。^{[ 14 ]} IBMのPOWER8プロセッサは、内蔵オンチップコントローラ（OCC）を介して同様の電力制限機能を実装しています。 ^{[ 16 ]}

Intel は2013 年に一部の低消費電力 Y シリーズ プロセッサ向けにシナリオ設計電力( SDP ) を導入しました。 ^{[ 17 ] [ 18 ]}これは、「実際の環境シナリオにおける熱的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」と説明されています。^{[ 19 ]}電力定格として、SDP はプロセッサの追加電力状態ではなく、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「実際の」シナリオをシミュレートしたプロセッサの平均消費電力を示します。^{[ 17 ] [ 20 ] [ 21 ]}

一部の著者やユーザーが指摘しているように、熱設計電力（TDP）定格は曖昧なパラメータです。^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}実際、異なるメーカーは異なる計算方法と異なる動作条件を使用してTDPを定義しており、これらの詳細は（ごくわずかな例外を除いて）ほとんど公開されていません。このため、異なるメーカーが製造した類似のデバイスをTDPに基づいて合理的に比較したり、熱管理とコストの両面で冷却システムの設計を最適化したりすることは、非常に困難（不可能ではないにしても）です。

• AMD Turbo Core
• 集積回路における発熱
• インテル ターボ ブースト
• 動作温度
• 電力定格

• AMD Bulldozerの詳細：OpteronはTDP設定可能、AnandTech、2011年7月15日、Johan De GelasおよびKristian Vättö著
• x86システムを冷却する方法、2001年4月15日、ポール・デモーン著