Como as classificações do processador TDP podem ser enganosas

Se você já esteve no mercado por uma CPU, há uma boa chance de que você tenha encontrado uma pequena classificação conhecida como TDP. Essa é uma classificação frequentemente lançada em argumentos ou recomendações e, na verdade, é mal compreendida. TDP significa “Thermal Design Power” e é uma especificação que pode ser encontrada em praticamente qualquer processador hoje em dia. Ele é medido em “Watts” e tem o objetivo de informar ao usuário sobre a quantidade máxima de calor que o processador deve produzir em um cenário realista, mas de carga pesada. Os dois principais fabricantes de CPU, AMD e Intel, usam esse número extensivamente em todo o seu material de marketing.

O AMD Ryzen 5 3600XT tem uma classificação de TDP de 95W

Compreendendo o TDP

Então, por que exatamente essa classificação TDP é tão difícil de entender? Bem, grande parte disso tem a ver com o fato de que o TDP não é uma classificação rigidamente regulamentada. Essa classificação é usada pela Intel e pela AMD para se referir à quantidade de calor que a solução de resfriamento da CPU deve dissipar da CPU para mantê-la abaixo do TJmax. Isso cria muitas áreas cinzentas na definição de TDP, por causa das variações introduzidas por meio dos algoritmos de reforço da CPU e da variedade de soluções de resfriamento.



O TDP também é confuso devido ao fato de ser anunciado em Watts. Ao ver essa classificação em watts, pode-se presumir facilmente que se refere à quantidade de energia que o processador deve consumir, o que é um conceito enganoso. Na verdade, o TDP se refere à “Saída de energia térmica” em vez de “Consumo de energia elétrica”, o que cria um novo equívoco entre o comprador comum.



Calor vs Força

Ao contrário da crença popular, a classificação TDP não se refere, de fato, à quantidade máxima de energia que o processador pode consumir sob carga. Não é nem mesmo uma medida de energia elétrica. TDP é um número “escolhido” pela AMD e Intel em vez de calculado, e seu objetivo final é uma mistura de informações úteis e marketing.



TDP é um número selecionado para permitir que os fabricantes de resfriadores criem uma solução de resfriamento que seja capaz de manter o referido processador dentro de suas temperaturas normais de operação em todos os cenários de casos de uso normais. Portanto, é mais voltado para o resfriamento do processador do que para a energia que o processador pode consumir sob certas condições.

No entanto, há uma ligação entre a classificação de potência térmica que pode ser vista aqui e a potência real que o processador pode consumir. Embora o número do TDP em si possa não ser o indicador direto do consumo de energia, ele pode ser indiretamente útil na comparação do consumo de energia de dois processadores usando o mesmo processo de fabricação e com base na mesma arquitetura. Como o processador com a classificação de TDP mais alta produziria mais calor sob carga, é provável que ele tenda a consumir mais energia da fonte de alimentação também. Portanto, podemos dizer que os números estão ligados, mas dizer que um processador com uma classificação de TDP de 95 Watts consumirá 95 watts de potência sob carga é simplesmente impreciso.

Um Watt é um Watt

Apesar das diferenças aparentes entre a saída de energia térmica e o consumo de energia elétrica, um watt ainda é um watt. A Wikipedia define o watt como “uma unidade derivada de um joule por segundo, e é usada para quantificar a taxa de transferência de energia”. Esta definição é especialmente útil para explicar o uso da unidade “watt” nas classificações de TDP.



A potência consumida pelo componente é medida em watts, enquanto a saída de calor do processador também é medida em watts. É importante lembrar que não se trata de unidades diferentes que compartilham o mesmo nome. O uso de watt significa que a mesma energia está sendo convertida da forma térmica para a forma elétrica. Isso significa que a energia consumida pelo processador (a energia elétrica) sempre será um pouco maior do que a energia que está sendo liberada pelo processador na forma de calor (energia térmica). A diferença de energia entre essas duas quantidades é usada pelo processador para realizar sua função.

Como a Intel calcula o TDP

Os equívocos sobre as classificações de TDP tornaram-se ainda mais difundidos devido ao fato de que os dois grandes fabricantes de CPU usam maneiras diferentes de selecionar seu TDP. Isso significa que seus números, embora ambos medidos em watts, não são comparáveis ​​entre si. A diferenciação importante é que a Intel usa o clock base de seus processadores para selecionar seu TDP. Isso significa que a classificação de “saída de calor máxima” de seus processadores só é válida quando a CPU está operando no clock base.

Isso apresenta uma infinidade de desafios em cenários modernos. As CPUs modernas da Intel raramente operam no clock base. Devido aos extensos mecanismos de boost integrados aos chips modernos, e ainda mais, overclocking headroom desbloqueado por recursos da placa-mãe como Multi-Core Enhancement, a classificação de TDP anunciada cai bem abaixo do consumo de energia real do chip durante o uso regular. O TDP é uma estimativa bastante moderada da saída de calor dos processadores quando se trata da Intel.

A classificação TDP da Intel só pode ser igual ao consumo de energia se o limite de energia PL1 for aplicado - Imagem: ExtremeTech

Isso também pode representar um desafio para o usuário final em termos de escolha de componentes. Um comprador desavisado pode estar inclinado a comprar um PSU menor ou um cooler de CPU mais fraco se a consideração for baseada apenas no TDP. Embora seja possível rodar o CPU com um cooler avaliado para seu TDP exato (cooler de 95W para um CPU avaliado de 95W), o CPU definitivamente ultrapassará seu TDP nominal assim que qualquer mecanismo de turbo-boost for ativado. Isso pode apresentar problemas em termos de resfriamento. Portanto, a abordagem da Intel para as classificações de TDP de seus processadores é um pouco mais confusa do que a da AMD e, portanto, deixa mais espaço para interpretação.

Como a AMD calcula o TDP

A AMD não é, de forma alguma, perfeita quando se trata do processo de atribuição de classificações de TDP a suas CPUs. A grande vantagem da abordagem da AMD, no entanto, é que a AMD mede a saída de calor do processador em seu clock de boost máximo, em oposição à abordagem da Intel, onde é medida no clock base. Isso pode ser uma indicação um pouco mais precisa da quantidade de calor que a CPU pode produzir em casos de uso regulares.

A AMD anuncia o “consumo de energia” de seus chips como números TDP em sua apresentação - Imagem: AMD

Foi relatado que a definição interna da AMD de TDP é: 'Thermal Design Power (TDP) é estritamente a medição da saída térmica de um ASIC, que define a solução de resfriamento necessária para atingir o desempenho nominal.' Esta declaração é bastante direta em sua essência. A AMD está delineando os requisitos básicos de uma classificação TDP para um ASIC (Circuito Integrado Específico de Aplicativo ou CPUs Ryzen neste contexto). Esta diretriz da AMD oferece um pouco mais de informação aos fabricantes de coolers para que eles possam projetar uma solução de refrigeração adequada para os processadores em questão.

No entanto, há uma parte confusa na declaração da AMD. AMD se refere ao 'desempenho avaliado' do processador em sua definição de TDP. Isso basicamente significa que a classificação TDP é válida apenas para processadores operando entre suas frequências base e de reforço. Isso exclui o potencial recurso de auto-overclocking do Precision Boost 2.0, que usa espaço térmico e de energia para atingir o aumento de clock máximo que o processador é capaz de atingir, sem quebrar nenhum limite de energia e térmico.

A abordagem da AMD também inclui uma fórmula para TDP que pode ajudar os fabricantes de refrigeradores a projetar adequadamente suas soluções de refrigeração.

Fórmula TDP

A fórmula fornecida pela AMD para TDP é a seguinte:

TDP (Watts) = (tCase ° C - tAmbiente ° C) / (HSF θca)

GamersNexus quebrou essa fórmula em seus relatórios, vamos ver o que significa:

  • tCase ° C é definido como segue: “Temperatura máxima para a junção morrer / dissipador de calor para atingir o desempenho nominal”. Foi relatado que a definição interna da AMD é esta: “Temperatura máxima do gabinete. A temperatura máxima quando medida no local da embalagem especificada pelo guia de design térmico apropriado. ” Tcase max é usado para projeto de solução térmica e em simulações térmicas.
  • tCase significa “caixa”, como no dissipador de calor integrado ou IHS, não o chassi do computador. Particularmente, isso se refere à temperatura no ponto em que o molde de silício encontra o IHS. Observe que não se trata de “o quão quente a CPU fica”, mas “quão quente a CPU pode ficar antes que o Precision Boost 2 comece a desacelerar”. O tCase mais baixo geraria TDP mais baixo na fórmula.
  • O próximo número na fórmula é tAmbient, que é o subtraendo deduzido do minuendo tCase antes que o resultado seja dividido pela resistência térmica. A AMD define tAmbient ° C como a “temperatura máxima na entrada do ventilador HSF para atingir o desempenho nominal”.
  • HSF se refere ao dissipador de calor e ao ventilador, portanto, o cooler da CPU é montado na parte superior do processador. Esta é a temperatura do ar ao redor do dissipador de calor, seja em uma bancada aberta ou em um gabinete de PC. Lower tAmbient significa TDP mais alto, mas tAmbient é definido pela AMD em sua fórmula TDP e não é definido por seu próprio tAmbient. A AMD define HSF θca (° C / W) como: A classificação mínima de ° C por Watt do dissipador de calor para atingir o desempenho nominal.

As especificações da AMD para a fórmula são fornecidas nesta tabela pela AMD - Imagem: GamersNexus

A fórmula contém substância?

Ter uma fórmula específica para este caso de uso pode parecer a solução perfeita para os equívocos em torno do TDP, mas na verdade está longe disso. Em primeiro lugar, deve-se notar que nenhum dos valores da fórmula é fixo. Todos os valores são variáveis ​​que mudam com o processador em questão. Isso significa que os números podem ser manipulados à vontade para obter o valor TDP desejado, e o valor TDP pode ser manipulado apenas para obter os números definidos arbitrariamente no lado direito. É por isso que foi afirmado que os valores TDP são “selecionados” mais do que “calculados” pela Intel e AMD.

Mas vamos dar uma olhada na fórmula para ver o que ela realmente significa. Certamente haveria algo substancial por trás de uma equação matemática? Bem, verifica-se que existe, de fato, algum uso dessa fórmula no processo de fabricação de um cooler para o processador. A fórmula cobre essencialmente os fatores que seriam necessários para atingir a meta de TDP selecionada pelo fabricante da CPU. As variáveis ​​dentro da fórmula não têm nenhuma importância para o usuário final.

Até agora pode parecer que os números do TDP são apenas uma tagarelice promocional que as empresas estão colocando em suas caixas de CPU apenas para enganar o consumidor. No entanto, não é exatamente esse o caso. O fato é que a AMD e a Intel nunca afirmaram que o TDP se destina a indicar o consumo de energia da CPU. Eles listam especificamente o TDP como um indicador de saída de energia térmica e como um guia para o cooler necessário para dissipar o calor da CPU. Os equívocos em torno do TDP se originam de muitos fatores, principalmente o uso de “watts” para representar a energia térmica, que pode ser facilmente mal interpretado.

Como os números TDP são úteis

Você pode estar inclinado a pensar que os números TDP divulgados pela AMD e pela Intel não têm significado para o usuário final. Essa afirmação pode ser verdadeira até certo ponto, mas não significa que os números do TDP sejam totalmente inúteis. Existem duas grandes vantagens nesta abordagem:

Processadores diferentes no mesmo TDP

A primeira grande vantagem de conceber uma classificação de TDP para os processadores é que a AMD e a Intel podem trabalhar nas outras variáveis ​​na fórmula de TDP para atingir a meta de TDP desejada. Foi explicado anteriormente que as variáveis ​​na fórmula podem ser manipuladas à vontade para atingir o resultado desejado. Isso pode não ser tão ruim na prática. Na realidade, isso significa que o fabricante pode selecionar um TDP razoável para seu componente e, em seguida, ajustar os componentes internos do componente para fornecer o resultado desejado. Esta é uma explicação um tanto simplificada de por que essa fórmula é tão aberta à manipulação.

As variáveis ​​nessa fórmula variam de CPU para CPU, enquanto podemos ver vários CPUs da AMD e Intel que compartilham o mesmo TDP. Por exemplo, o Ryzen 7 3800X, Ryzen 9 3900X e Ryzen 9 3950X compartilham o mesmo TDP de 105 watts. Fica claro para todos imediatamente que o Ryzen 9 3950X consome a maior quantidade de energia de todas as CPUs que compartilham este TDP. Isso ocorre porque a AMD atingiu esse TDP alvo ao manipular e ajustar os outros valores na fórmula, para obter a melhor transferência térmica e eficiência térmica com um consumo de energia mais alto.

Desenvolvendo Soluções de Resfriamento

A segunda grande vantagem das classificações do TDP é, na verdade, a principal razão pela qual os números do TDP foram selecionados em primeiro lugar. Já que TDP é o número escolhido pela Intel e AMD para se referir à quantidade de calor que o cooler deve ser capaz de dissipar para que o processador funcione como esperado, este valor na verdade ajuda os fabricantes de coolers a criar soluções de refrigeração adequadas para os processadores. Isso garante que as CPUs que estão sendo lançadas pelos fabricantes tenham coolers adequados disponíveis no mercado, tanto de fabricantes próprios quanto de terceiros.

O cooler de torre BeQuiet PureRock Slim tem um TDP anunciado de 120W - Imagem: BeQuiet

Quando um novo processador é anunciado, a AMD / Intel envia um documento detalhado para os designers do cooler chamado “Guia de Design Térmico”. Este guia contém todas as informações necessárias sobre o chip em questão, incluindo o método usado para “calcular” o TDP desse processador. Todo e qualquer ajuste que tenha sido feito na fórmula também está anotado no guia para que o fabricante do resfriador possa ajustar as manipulações também. Os fabricantes ficam então livres para desenvolver suas próprias soluções de resfriamento, que são então submetidas a testes rigorosos com as CPUs em questão. Esse teste garante que o resfriador seja capaz de garantir que o chip funcione em seu nível de desempenho nominal, sem violar o TJmax.

Fabricantes de refrigeradores em TDP

Os fabricantes dessas soluções de resfriamento também são polarizados no tópico de TDP. É evidente que nenhum deles realmente confia nos números que a AMD e a Intel divulgam para suas CPUs. Devido ao nível de ajuste e manipulação da fórmula do TDP e à variação no consumo de energia e nas térmicas devido às técnicas de reforço, os fabricantes de resfriadores prestam pouca atenção ao número real. Os fabricantes tendem a validar o funcionamento dos coolers por meio de seus próprios testes nas CPUs em questão.

Você deve ter notado que os coolers também têm uma classificação TDP anunciada. Este é outro número TDP que não tem muita importância quando se trata de operações no mundo real. Se um cooler é avaliado para 95W TDP, isso não significa necessariamente que ele seria capaz de resfriar um processador que também tem 95W. Existem muitas variáveis ​​em jogo aqui para fazer uma declaração geral definitiva como essa. Os fabricantes de coolers realmente testam e planejam suas próprias classificações de TDP para seus coolers, que podem ou não estar de acordo com as classificações que a AMD e Intel divulgaram.

Testes térmicos e análises adequadas devem ser seu único ponto de referência na hora de comprar um cooler para seu processador. As classificações de TDP do CPU e do cooler podem apenas ser boas para confundir o comprador em potencial.

Se não for TDP, então o quê?

Se você está preocupado com o consumo de energia de qualquer CPU que esteja pensando em comprar, existe uma maneira de descobrir exatamente isso. Em vez de depender de números TDP inventados que oferecem poucos ou nenhum indicadores do mundo real de consumo de energia, deve-se sempre dar uma olhada em análises detalhadas e desempenho térmico de uma CPU em particular antes de comprar. O TDP não mostra a imagem completa. Pode ser bastante enganoso para os clientes que apenas veem 'watts' impresso ao lado de um número e presumem que é a classificação máxima de consumo de energia.

Revisões completas de CPUs e outros componentes geralmente incluem os números do consumo de energia que são medidos tanto no conector ATX de 12 pinos da CPU quanto na parede. Isso dá uma ideia muito precisa sobre o consumo de energia da CPU em diferentes cenários. Ao contrário dos números TDP, os números de consumo de energia calculados dessa maneira são bastante representativos dos números reais que você pode esperar ver na operação normal. Esses valores também levam em consideração os algoritmos de reforço e quaisquer aprimoramentos de OC prontos para uso que podem ser ativados em certas CPUs. Julgar o consumo de energia de uma CPU dessa forma é muito mais preciso e representativo dos resultados reais do mundo real do que apenas estimar o consumo de energia a partir das classificações de TDP.

Os números reais das análises deixam claro que o consumo real de energia está bem acima dos TDPs anunciados - Imagem: TomsHardware

Palavras Finais

Em conclusão, é bastante óbvio que os números do TDP não são representativos do consumo de energia de uma CPU em cenários do mundo real. O TDP é uma classificação mais flexível do que a maioria das pessoas imagina. Em geral, é um número selecionado pela AMD e Intel para dar aos fabricantes de coolers um determinado alvo, em torno do qual eles devem projetar suas soluções de refrigeração. Há muito espaço para interpretação nessa classificação e, portanto, leva a muitos equívocos. O TDP não é, de forma alguma, uma representação precisa do consumo máximo de energia de uma CPU, como a maioria dos compradores desavisados ​​pode assumir.

A classificação tem seu uso em alguns casos, no entanto, que se preocupa mais com o resfriamento da CPU do que com o consumo de energia. Os fabricantes de refrigeradores também não concordam com o uso de números e fórmulas TDP tanto pela Intel quanto pela AMD. Eles elaboram sua própria metodologia e testes para verificar se a solução de resfriamento que produziram é adequada para uma determinada CPU. Também pode ser impreciso comparar diretamente os números TDP de uma CPU com outra, simplesmente porque ambas usam “watts” em seu sistema de classificação. O usuário final deve sempre levar as avaliações em consideração antes de tomar uma decisão de compra.