Differenza tra consumo reale e calore da smaltire

[sebax]

come da titolo ragazzi, in una cpu il calore da smaltire è lo stesso di quello che assorbe la cpu (Watt di corrente) o no? sono indipendenti? sono legati da qualche relazione fisica?

spiegazioni?

illuminatemi

grazie in anticipo

[Enrico_11]

il Thermal Design Power (TDP) (chiamato anche Thermal Design Point) rappresenta un'indicazione del calore (energia) dissipato da un processore, che il sistema di raffreddamento dovrà smaltire per mantenere la temperatura del processore stesso entro una soglia limite. La sua unità di misura è il Watt. Per esempio, il sistema di raffreddamento di un processore per computer portatili può essere progettato per un TDP di 20W, il che significa che può dissipare 20W di calore, senza eccedere la temperatura di giunzione (massima temperatura interna di funzionamento) del chip. Quindi vuol dire che il tdp non è un valore direttamente proporzionale su cui poter confrontare direttamente il calore emanato da un chip, ma il calore che è in grado di dare al dissipatore.
la temperatura di giunzione e variabile in base a parecchi fattori:

- drogaggio
- qualità del silicio
- tipo di alimentazione

Ovviamente oggigiorno con le tecniche avanzate usate da Intel e AMD (...) i fattori sono molti di più come il materiale isolante utilizzato per ridurre i leakage...

*drogaggio: ovvero l'aggiunta di elettroni o la creazione di lacune (drogaggio di tipo P o N)
* qualità del silicio: la presenza di impurità nel monocristallino che viene usato per creare la cpu
*tipo di alimentazione: voltaggio e corrente (stabilità dei parametri)

se il drogaggio viene fatto eccessivo le temperature si terranno piu basse inquanto sarà necessaria una minor corrente per innescare la conduzione dei transistor che costituiscono la cpu, se invece sarà scarso, piu corrente qundi piu calore.

se il silicio è impuro, il passaggio della corrente sarà piu difficoltoso quindi genererà piu calore.

l'alimentazione, se ricca di spurie ed oscillazioni, varierà in maniera continua le correnti e le tensioni, peggiorando il funzionamento dei transistor, facendoli lavorare in zone diverse dal normale e causandone un surriscaldamento.

analizzate un transistor... ok non cambia molto... moltiplicate la differenza minima di un transistor per 300 milioni di transistor e capirete come ma certe cpu hanno una temperatura di giunzione diversa da altre
Intel:

Refer to the datasheet for the processor thermal specifications. The majority of
processor power is dissipated through the IHS. There are no additional components
(e.g., BSRAMs that generate heat on this package). The amount of power that can be
dissipated as heat through the processor package substrate and into the socket is
usually minimal.
The thermal limits for the processor are the Thermal Profile and TCONTROL.
The Thermal Profile defines the maximum case temperature as a function of power being
dissipated. TCONTROL is a specification used in conjunction with the temperature
reported by the digital thermal sensor and a fan speed control method. Designing to
these specifications allows optimization of thermal designs for processor performance
and acoustic noise reduction.




AMD:

The thermal profile is used to define the relationship between Tcase max and device-specific Thermal
Design Power. The heat sink thermal resistance and heat sink local ambient values specify heat sink design
targets. The profile thermal resistance and profile ambient values specify the relationship between partspecific
power and part-specific Tcase Max. If the heat sink design targets are met, the thermal profile specifications
are met.



Come facente parte di questo profilo termico viene indicato anche il Thermal Design Power, che è quel valore espresso in Watt che si viene a rilevare quando intervengano contemporaneamente una serie di fattori:

1) Tcase Max (massimo valore di temperatura del die prima che intervengano i sistemi di protezione)
2) IDD Max (massimo valore di corrente)
3) VDD = VID_VDD (massimo valore di tensione in ambito VID)

Ovviamente il valore di TDP deve includere a propria volta tutta l'energia dissipata all'interno del die anche dalle altre componenti della cpu:
VDD, VDDIO, VLDT, VTT, e VDDA.


Uno dei parametri che in condizioni normali (cioè col proprio dissipatore stock, sviluppato appositamente dal costruttore) contribuiscono a determinare il valore di TDP di una cpu, è quindi il valore di Tcase Max, cioé la temperatura massima (rilevata al centro dell'area esterna del die) che la cpu può sopportare prima che intervengano i sistemi stessi di protezione interni alla cpu per scongiurare il verificarsi di un danneggiamento delle proprie circuitazioni.

Ovviamente una cpu può produrre più energia di quella prevista dal proprio TDP di riferimento: questo può avvenire semplicemente perché tramite sistemi di raffreddamento di varia natura, può essere evitato di raggiungere il valore di Tcase Max, continuando ad aumentare tranquillamente gli altri valori (di corrente e tensione) senza che intervengano i circuiti di protezione.


questo è quanto indicato da Intel:

System Considerations

Intel requires the Thermal Monitor and Thermal Control Circuit to be enabled for all processors.
The thermal control circuit is intended to protect against short term
thermal excursions that exceed the capability of a well designed processor thermal
solution. Thermal Monitor should not be relied upon to compensate for a thermal
solution that does not meet the thermal profile up to the thermal design power (TDP).

Each application program has its own unique power profile, although the profile has
some variability due to loop decisions, I/O activity and interrupts. In general, compute
intensive applications with a high cache hit rate dissipate more processor power than
applications that are I/O intensive or have low cache hit rates.

The processor TDP is based on measurements of processor power consumption while
running various high power applications. This data is used to determine those
applications that are interesting from a power perspective. These applications are then
evaluated in a controlled thermal environment to determine their sensitivity to activation
of the thermal control circuit. This data is used to derive the TDP targets
published in the processor datasheet.

A system designed to meet the thermal profile specification published in the processor
datasheet greatly reduces the probability of real applications causing the thermal control circuit
to activate under normal operating conditions.

Systems that do not meet these specifications could be subject to more frequent activation of
the thermal control circuit depending upon ambient air temperature and application power profile.

Moreover, if a system is significantly under designed, there is a risk that the Thermal Monitor feature
will not be capable of reducing the processor power and temperature.


P.S. per fare veloce ho fatto un copia incolla da vecchi post che non sto ad elencare