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从功耗看性能 笔记本CPU性能差异有多大
新闻来源:网络    点击数:776    更新时间:2016/1/13 10:09:11    收藏此页

在英特尔最新的第六代酷睿处理器(移动版)中,TDP最低的型号为酷睿M(4.5W),最高的版本为H系列的酷睿家族(45W),二者整整相差10倍有余。那么,它们的性能是否也有十倍呢?


重新认识TDP


Skylake移动处理器之间的TDP相差10倍,在探讨倍数与性能关系之前,我们先来正式认识一下什么才是TDP吧。


所谓TDP即“Thermal Design Power”(热设计功耗),它并非CPU的最高功耗,而是描述CPU热量释放的指标,散热器或笔记本厂商会根据这个指标用于散热设计的参考。TDP越高,对用于散热的散热片、热管等模块的要求就越高。


由此就很好理解了,以四代酷睿(Haswell)i7-4710HQ为例,该CPU的标准TDP为47W,但在满负载运行时实际功耗却可轻松突破50W大关,而更高端的i7-4870HQ在3.7GHz下的峰值功耗甚至可达77W!要知道,i7-4870HQ也是一款将TDP标称在47W的CPU。问题来了,既然CPU全速工作时功耗这么高,为何TDP数值却往往出现缩水呢?


答案很简单,能让一颗CPU长时间保持全速工作的环境极少(基本只有理论测试时),这就好像时下汽车理论都可跑到200公里/小时,但高速公路却依旧限定在最高120公里/小时。此外,出于安全的考虑,英特尔给移动处理器加入了温度阀值的概念,当一颗CPU温度或功耗达到某个阀值后就会自动触发降频机制,从而起到迅速降温并让功耗下降到TDP的标称数值之下。很多笔记本在长时间游戏时会出现突然的卡顿,基本就是因CPU过热触发自动降频引起的。


总之,TDP更多的是反映CPU对散热模块的最低要求,它影响性能却不决定性能。因此,4.5W的CPU性能无疑要落后于15W和45W的CPU,但它们之间的性能差距却绝不仅仅等于TDP的比例关系。以六代酷睿家族中的酷睿M5-6Y54(图1)、酷睿i5-6300U(图2)和酷睿i5-6300HQ为例(图3),它们的CPU运算性能依次相差2倍和1.5倍左右(见表)。


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TDP的散热秀


前文已经说过,TDP决定了CPU对散热模块的需求。因此,我们很容易就能判断出不同TDP六代酷睿处理器的定位和体验差异。


4.5W的酷睿M


4.5W的酷睿M热设计功耗最低,低到了无需使用风扇主动散热。于是,它最适合用于安装进没有风扇的平板二合一,或是极致纤薄型的笔记本体内。就散热而言,一根热管再加上金属材质的后盖,基本就能保证酷睿M长时间运行而不降频或少降频(图4)。因此,凡是武装酷睿M的产品都拥有非常性感的身材以及零噪音的优势,用于外出期间的“移动办公助手”再合适不过了。


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火速链接


在本刊2015年23期P16页中,我们介绍过多款搭载Skylake平台酷睿M的设备,感兴趣的读者可以翻阅查看。


15W的U系列


15W的U系列酷睿处理器热设计功耗居中,长时间运行时极易引起热量的堆积,必须要借助散热风扇将温度排出体外(图5)。还好,15W功耗产生的热能,通过一根热管、一组风扇和散热鳍片就可轻松搞定,于是这类CPU最适合用于超薄本领域,或是微软Surface Pro 4这种高端平板二合一产品身上。


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为了提升竞争力,如今更多的笔记本厂商会为搭载U系列的笔记本武装额外的独立显卡(GPU)。当然,大家都知道U系列CPU性能谈不上强悍,所以与其搭配的GPU也多是NVIDIAGTX950M以下档次的中低端独立显卡,想在1080P和高画质下流畅体验所有大型3D游戏只是梦想(建议在1366×768像素或720P加高画质下体验游戏)。想同时解决CPU+GPU的散热需求,就需要笔记本配备更多的热管,以及转速更大的散热风扇,更讲究点的产品则会选用双风扇的设计(图6),分别负责CPU和GPU的散热。


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扩展阅读:


Skylake平台的U系列还包含集成锐炬显卡的28W产品线,不过此类产品大都被英特尔用在NUC(微型PC),或是极少数的高端纤薄型笔记本体内。这些都属于小众产品,所以本文就不多加介绍了。


45W的H系列


作为六代酷睿处理器的最强音,除了i3-6100H以外,包括i5-6300HQ在内的更高端型号全部为四核心设计,3倍于U的TDP注定了它们需要更为夸张的散热模块配合。此外,为了缩短与台式机的差距,如今笔记本厂商更青睐让H系列酷睿处理器与GTX960M或更高端独显搭配,以“游戏本”的身份杀入市场,争抢更多优质的游戏用户。可惜,此类游戏本注定不会太过轻薄,并通过更多或更粗的热管、2组高速散热风扇和更多散热通风口来缓解产品的散热压力(图7)。


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好消息是,得益于Skylake领先的14nm工艺优势,游戏本并非注定与轻薄无缘。以戴尔XPS 15为例,这款15.6英寸的游戏本就在17mm厚度和1.78kg体重的基础上,硬是塞进了H系列CPU和GTX960M独显芯片。当然,这款产品对散热模块进行了大量优化,比如通过压缩PCB主板的面积,塞进了两个大功率风扇,并通过两根又粗又长的热管和散热片覆盖芯片之上(图8),从而解决了高端硬件的散热要求。


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小结


通过本文,相信大家对六代酷睿家族不同TDP的CPU有了进一步的认识,从而不难掌握移动设备的选购秘诀:如果你对性能要求不苛刻,希望产品续航时间最长、最便携,那么非武装4.5W处理器的设备“不娶”;如果你打算让家里的台式机下岗,那么45W处理器这是底限;喜欢足够的性能和纤薄设计,15W U系列平台才是最佳选择。

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