揭開GPU功耗的面紗

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在GPU上，AMD、NVIDIA不約而同地開始選擇TBP或者GCP這樣的指標，因為TDP本身并不適合描述芯片功耗，畢竟典型顯卡功耗對玩家來說才更值得參考。

隨著用戶對能效的重視，電子產品的功耗一直在呈下降趨勢，PC中的CPU處理器、GPU顯示核心尤是如此，Intel、AMD、NVIDIA這些領軍人物也不斷強調他們的產品能效比在提升，這些變化可以在產品的TDP指標中反映出來。有心的玩家會查詢官網參數來比較CPU/GPU的TDP指標，但是除了TDP之外，顯卡廠商還開始用TBP、GCP功耗來描述自家產品，再加上以前出現過的SDP、ACP功耗，這些稀奇古怪的新名詞又是什么意思呢？

為了更好的了解TDP、TBP、SDP及ACP等功耗指標背后的意義，我們首先來介紹一點基礎知識：

CMOS電路的功耗計算

CMOS電路到底是如何消耗電能的？這個問題說起來可就麻煩了，集成電路功耗設計都可以作為一門學科深入研究了，我們這里也不可能詳細介紹CMOS電路的功耗都用在什么地方了，我們早前的文章中其實已經對CMOS功耗問題做了解釋，詳情可以參考：主流顯卡功耗匯總，兼談TDP與功耗的關系這篇文章。

簡單來說，CMOS電路的功耗可以分為動態功耗及靜態供電，靜態功耗（Static Power）主要是漏電流引起的，這部分功耗是無用功耗，會變成廢熱，但現有技術又無法杜絕漏電流，而且它所占的功耗比例有越來越高的趨勢。

至于動態功耗（Dynamic Power），在不同的技術文檔中它也是由不同功耗組成的，其中有充電/放電導致的開關功耗，可以用1/2×CV2F這個公式來計算，該公式也有不同的變種描述，決定轉換功耗高低的主要是運行電壓和頻率，這也是減少電路功耗的重點。

還有一部分功耗是短路功耗（Short-Circuit Power），這是電流輸入過程中上升、下降時間中的短路電流造成的，不過短路功耗隨著技術的進步，所占比例越來越小了。此外，動態功耗中還有一部分是缺陷功耗（Glitches Power），不過它也不是構成CMOS電路功耗的重點。

說了這么多，CMOS電路功耗跟今天的內容有什么關系？事實上，關系還真不大，因為CMOS電路具體的功耗只跟廠商的設計、技術水平有關，Intel要是給大家描述他們的CPU功耗分為動態功耗xx W、靜態功耗xx W，我想普通消費者一定會感到不知所云。

對于這個問題，廠商還有其它指標供大家參考——TDP功耗就是這樣的例子，該參數不僅出現在CPU上，AMD、NVIDIA的GPU上也在用TDP功耗這個指標。不過，TDP功耗也有其自身的局限性，隨著用戶對低功耗的重視，CPU及GPU廠商越來越不喜歡TDP這個說法了，因此，才衍生出了別的叫法，如TBP、SDP以及早前的ACP功耗都是如此，匯總如下：

TDP功耗

TDP（Thermal Design Power，熱設計功耗）這個詞我們見多了，之前的文章中也介紹過TDP功耗的涵義。準確來說，這個指標并不能用來衡量CPU/GPU的功耗水平，因為它主要是給散熱器廠商用的，代表芯片在某些極端或者最壞情況下產生熱量的能力。比如說，Core i7-6700K處理器的TDP是95W，表示它在最壞情況下每秒會產生95J的熱量，TDP達到95W或者更高的散熱器就能滿足它的散熱要求。

TDP功耗有嚴格的測試方法，這里說的極端或者最壞情況主要是指處理器的溫度，而每個處理器都有個溫度傳感器能測量出來的最高溫度Tcase Max，TDP就是在這個最高溫度、核心全開等狀態下測量出來的。

不過，Intel也強調TDP并非處理器的最高功耗，二者也沒有必然關系，從這一點上來說TDP的另一個叫法——Thermal Design Point可能更合適。

TBP功耗

TDP雖然最知名，但前面也說了這個功耗更適合散熱指標，用來衡量功耗其實是沒多少價值的，目前它在CPU上還是很重要的，但在GPU上，大家注意到了沒有，這兩年AMD、NVIDIA已經不再提TDP功耗，取而代之的是TBP（Typical Board Power，典型主板功耗）或者Graphics Card Power（圖形卡功耗）。

AMD、NVIDIA兩家的叫法雖略有不同，但所指代的內容都是一樣的，他們在描述顯卡功耗指標時提供的不再是TDP參數了，二者更突出的是這個顯卡的整體功耗，而不僅僅是GPU芯片的功耗。

有一點需要提及的是，GPU廠商往往會把GPU核心與顯存等芯片打包出售，顯卡廠商要做的就是提供PCB、散熱器及供電元件。這些部件當然也會消耗一定電力，但相比GPU、顯存的電耗來說就顯得鳳毛菱角了。從這一角度來看，AMD、NVIDIA所提供的TBP及GCP功耗更有參考意義。

曇花一現的SDP和ACP

至于SDP場景設計功耗及ACP功耗，前者是Intel提出的，用來描述他們的處理器在日常使用場景中的功耗，AMD的ACP功耗則是用于Opteron處理器的，他們覺得TDP功耗對自己太不“公平”了，用五種應用下的平均功耗來描述自家CPU的功耗，當然會比TDP功耗低的多。

有意思的是，當年AMD準備用ACP功耗來推翻TDP指標時，Intel義正詞嚴地跳出來反對，表示ACP功耗沒有通用性，無法比較，絕不認可這個指標，但是他們當時沒想到的是，幾年后自己在移動市場上也“創造”了SDP功耗，毫無疑問，這也是在回避TDP功耗指標，為自家處理器打圓場。

鑒于我們之前曾撰文探討過SDP與ACP功耗指標的爭議，這里就不再詳細解釋了，因為不論SDP還是ACP現在都已經被拋棄了，AMD、Intel已經不再提這兩個概念了。

本文提到的四個功耗指標中，SDP、ACP曇花一現，現在已經作古，TDP依舊穩如泰山，但現在多用于CPU上。而在GPU上，AMD、NVIDIA不約而同地開始選擇TBP或者GCP這樣的指標，因為TDP本身并不適合描述芯片功耗，畢竟典型顯卡功耗對玩家來說才更值得參考。□

不過，有一個細節需要注意，不論AMD說的TBP功耗還是NVIDIA的圖形卡功耗，雙方都沒有公布詳細的測試方法，說起來它們也不是業界通用的標準規范。我們要想知道顯卡的真實功耗，還得看具體情況，好在現在有方法可以單獨測量顯卡的整卡功耗了，對此，我們在之前也做了18款顯卡的整卡功耗測試，從實用性的角度來看，這一測試結果應該會比官方指標更有參加價值。□