问题

为什么游戏本 30 瓦- 40 瓦的功耗就可以达到全核 4.1 GHZ?

回答
你这个问题非常棒!很多人都会疑惑,为什么某些游戏本的CPU在功耗限制(TDP)只有30瓦到40瓦的情况下,还能跑到全核4.1GHz这么高的频率。这背后涉及到几个关键的技术和概念,我来为你详细解释:

1. TDP(Thermal Design Power)的误解与真相

首先,我们需要澄清 TDP(Thermal Design Power) 这个概念。很多人将其误解为CPU的“最大功耗”。但实际上,TDP 主要指的是散热设计的功耗指标,它代表了在标准工作负载下,CPU需要多少散热能力来保持在安全温度范围内。

TDP不是绝对的功耗上限: 现代CPU,尤其是Intel的移动端处理器,拥有强大的睿频(Turbo Boost)技术。这意味着CPU可以在短时间内(或在特定条件下)超出其TDP设定的功耗限制,以提供更高的性能。这个超出TDP的功耗被称为 PL1(Power Limit 1) 和 PL2(Power Limit 2)。

PL1(Long Duration Power Limit): 通常与TDP非常接近,是CPU在持续高负载下能维持的功耗水平。
PL2(Short Duration Power Limit): 是CPU在短时间内可以达到的最高功耗水平,远高于PL1。

游戏本的厂商会根据其散热设计,为CPU设置不同的PL1和PL2值。在3040瓦的TDP范围内,厂商可能将PL1设定为3040瓦,但将PL2设定得更高,比如6080瓦甚至更高。这样,CPU就可以在游戏等短时间爆发性负载下,短暂地使用更高的功耗来达到更高的频率。

2. 游戏本的散热系统与功耗调校

游戏本之所以能在有限的TDP下实现高频率,一个关键因素就是其 先进且强大的散热系统。

双风扇、多热管、大面积散热片: 相比于超薄本或轻薄本,游戏本通常配备更大、更强的散热模块,包括:
更大的风扇: 能够更有效地抽吸空气。
更多的热管: 负责将CPU和GPU产生的热量快速传导到散热片。
更大的散热片(鳍片): 增加了散热表面积,以便更有效地散发热量。
优质导热材料: 如液态金属或高性能硅脂,能提高热传导效率。

积极的功耗调校(Power Tuning): 游戏本厂商会根据其散热能力对CPU进行精细的功耗调校。即使CPU的TDP标称是3040瓦,它实际上可以被允许在短时间内“超频”(通过睿频)到更高的功耗水平,只要其散热系统能够及时有效地将产生的热量带走,并且CPU的核心温度不会触及过热保护阈值。

厂商会通过BIOS或预装的软件来设定CPU的短时功耗上限(PL2)和持续功耗上限(PL1)。在3040瓦的TDP下,他们会设置一个相对合理的PL1,但会把PL2设定得足够高,以允许CPU在大多数游戏中,在短时间内(几秒到几十秒)达到并维持在一个相对高的全核睿频频率。

3. CPU的睿频(Turbo Boost)技术

这是实现高频率的直接原因。Intel的睿频技术允许CPU根据当前的工作负载、核心温度、功耗限制以及电源供应情况,动态地提高单个或多个核心的工作频率。

全核睿频(AllCore Turbo): 当所有CPU核心都在运行时,睿频技术允许所有核心以一个比基础频率高得多的频率运行,但这个频率会低于单核睿频的最高值。
频率与核心数量的关系: CPU的睿频频率并不是固定的。它会根据活动的核数而变化。通常情况下,当只有一两个核心在工作时,睿频可以达到最高值。当所有核心都在满载时,全核睿频会比单核睿频低,但仍然远高于基础频率。
4.1GHz 是一个可能的睿频目标: 对于一些最新的或性能较强的移动端处理器,在良好的散热和功耗允许下,全核睿频能够达到4.1GHz是一个非常现实的目标。比如,一些Intel酷睿i7或i9移动处理器,其基础频率可能在23GHz,但全核睿频可以轻松达到4GHz以上。

4. 功耗与频率的非线性关系

需要理解的是,CPU的功耗与频率之间不是简单的线性关系。频率越高,功耗呈指数级增长。因此,即使将频率从4.0GHz提升到4.1GHz,所需的额外功耗可能会比从3.0GHz提升到3.1GHz要多得多。

Intel Speed Optimizer / Undervolting: 一些厂商还会使用类似Intel Speed Optimizer的技术,或者通过Undervolting(降低核心电压)来优化CPU的能效比。通过降低电压,可以在相同的频率下减少功耗,或者在相同的功耗下提高频率。这对于在功耗受限的环境中运行高性能CPU至关重要。

总结一下为什么游戏本 3040 瓦的 TDP 还能达到全核 4.1 GHz:

1. TDP是散热参考而非绝对功耗上限: 厂商通过设置更高的PL2(短时功耗上限)来实现短时间的高性能爆发。
2. 强大的散热系统: 游戏本有能力在短时间内处理远超TDP的瞬时热量,为高睿频提供基础。
3. CPU的睿频技术: 现代CPU(如Intel的Core系列)本身设计了睿频功能,可以在符合条件时自动提升频率。
4. 精细的功耗调校: 游戏本厂商会根据硬件配置进行优化,允许CPU在短时间内“超频”以达到更高的全核睿频。
5. 能效优化: 通过电压优化等手段进一步提升了在功耗限制下的性能表现。

所以,那个4.1GHz的频率,更准确地说,是在 短时间内、在特定散热和功耗策略下,CPU所有核心都能达到的一个睿频频率,而不是CPU长时间稳定运行在如此高频率下的功耗表现。当游戏负载持续很久,或者散热跟不上时,CPU的频率和功耗最终还是会回落到更低的水平,以维持在TDP或PL1的范围内。

网友意见

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负载不高,有效频率(Effective Clocks)低

首先台式机全核4.0G需要百瓦是不对的

这个回答就是用台式机写的,写答案时全核4.3Ghz,但功耗只有30W左右


不管是笔记本还是台式机,都会出现CPU全核高频但功耗低的情况,这主要是CPU负载较低,有效频率低

有效频率是可以理解为实际处理用户程序所花费的时钟周期,而你看到的只是CPU的时钟频率

CPU时钟频率是高, 但其中在计算的周期,只有一部分周期有计算任务,只有一部分运算单元在工作,余下的周期和一部分元件是不工作的,也就不会产生功耗

在进行超频和降压操作时能开机不能算超频/降压成功,必须得过长时间的超高负载烤机不黑屏才算成功,也是一样的道理,有负载的频率才是实的,没负载的频率是虚的

打游戏全核4.1说明你玩的游戏并不吃U,建议你把打游戏时的全核占用调出来,大部分核心应该是摸鱼状态

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