揭开GPU功耗的面纱

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在GPU上，AMD、NVIDIA不约而同地开始选择TBP或者GCP这样的指标，因为TDP本身并不适合描述芯片功耗，毕竟典型显卡功耗对玩家来说才更值得参考。

随着用户对能效的重视，电子产品的功耗一直在呈下降趋势，PC中的CPU处理器、GPU显示核心尤是如此，Intel、AMD、NVIDIA这些领军人物也不断强调他们的产品能效比在提升，这些变化可以在产品的TDP指标中反映出来。有心的玩家会查询官网参数来比较CPU/GPU的TDP指标，但是除了TDP之外，显卡厂商还开始用TBP、GCP功耗来描述自家产品，再加上以前出现过的SDP、ACP功耗，这些稀奇古怪的新名词又是什么意思呢？

为了更好的了解TDP、TBP、SDP及ACP等功耗指标背后的意义，我们首先来介绍一点基础知识：

CMOS电路的功耗计算

CMOS电路到底是如何消耗电能的？这个问题说起来可就麻烦了，集成电路功耗设计都可以作为一门学科深入研究了，我们这里也不可能详细介绍CMOS电路的功耗都用在什么地方了，我们早前的文章中其实已经对CMOS功耗问题做了解释，详情可以参考：主流显卡功耗汇总，兼谈TDP与功耗的关系这篇文章。

简单来说，CMOS电路的功耗可以分为动态功耗及静态供电，静态功耗（Static Power）主要是漏电流引起的，这部分功耗是无用功耗，会变成废热，但现有技术又无法杜绝漏电流，而且它所占的功耗比例有越来越高的趋势。

至于动态功耗（Dynamic Power），在不同的技术文档中它也是由不同功耗组成的，其中有充电/放电导致的开关功耗，可以用1/2×CV2F这个公式来计算，该公式也有不同的变种描述，决定转换功耗高低的主要是运行电压和频率，这也是减少电路功耗的重点。

还有一部分功耗是短路功耗（Short-Circuit Power），这是电流输入过程中上升、下降时间中的短路电流造成的，不过短路功耗随着技术的进步，所占比例越来越小了。此外，动态功耗中还有一部分是缺陷功耗（Glitches Power），不过它也不是构成CMOS电路功耗的重点。

说了这么多，CMOS电路功耗跟今天的内容有什么关系？事实上，关系还真不大，因为CMOS电路具体的功耗只跟厂商的设计、技术水平有关，Intel要是给大家描述他们的CPU功耗分为动态功耗xx W、静态功耗xx W，我想普通消费者一定会感到不知所云。

对于这个问题，厂商还有其它指标供大家参考——TDP功耗就是这样的例子，该参数不仅出现在CPU上，AMD、NVIDIA的GPU上也在用TDP功耗这个指标。不过，TDP功耗也有其自身的局限性，随着用户对低功耗的重视，CPU及GPU厂商越来越不喜欢TDP这个说法了，因此，才衍生出了别的叫法，如TBP、SDP以及早前的ACP功耗都是如此，汇总如下：

TDP功耗

TDP（Thermal Design Power，热设计功耗）这个词我们见多了，之前的文章中也介绍过TDP功耗的涵义。准确来说，这个指标并不能用来衡量CPU/GPU的功耗水平，因为它主要是给散热器厂商用的，代表芯片在某些极端或者最坏情况下产生热量的能力。比如说，Core i7-6700K处理器的TDP是95W，表示它在最坏情况下每秒会产生95J的热量，TDP达到95W或者更高的散热器就能满足它的散热要求。

TDP功耗有严格的测试方法，这里说的极端或者最坏情况主要是指处理器的温度，而每个处理器都有个温度传感器能测量出来的最高温度Tcase Max，TDP就是在这个最高温度、核心全开等状态下测量出来的。

不过，Intel也强调TDP并非处理器的最高功耗，二者也没有必然关系，从这一点上来说TDP的另一个叫法——Thermal Design Point可能更合适。

TBP功耗

TDP虽然最知名，但前面也说了这个功耗更适合散热指标，用来衡量功耗其实是没多少价值的，目前它在CPU上还是很重要的，但在GPU上，大家注意到了没有，这两年AMD、NVIDIA已经不再提TDP功耗，取而代之的是TBP（Typical Board Power，典型主板功耗）或者Graphics Card Power（图形卡功耗）。

AMD、NVIDIA两家的叫法虽略有不同，但所指代的内容都是一样的，他们在描述显卡功耗指标时提供的不再是TDP参数了，二者更突出的是这个显卡的整体功耗，而不仅仅是GPU芯片的功耗。

有一点需要提及的是，GPU厂商往往会把GPU核心与显存等芯片打包出售，显卡厂商要做的就是提供PCB、散热器及供电元件。这些部件当然也会消耗一定电力，但相比GPU、显存的电耗来说就显得凤毛菱角了。从这一角度来看，AMD、NVIDIA所提供的TBP及GCP功耗更有参考意义。

昙花一现的SDP和ACP

至于SDP场景设计功耗及ACP功耗，前者是Intel提出的，用来描述他们的处理器在日常使用场景中的功耗，AMD的ACP功耗则是用于Opteron处理器的，他们觉得TDP功耗对自己太不“公平”了，用五种应用下的平均功耗来描述自家CPU的功耗，当然会比TDP功耗低的多。

有意思的是，当年AMD准备用ACP功耗来推翻TDP指标时，Intel义正词严地跳出来反对，表示ACP功耗没有通用性，无法比较，绝不认可这个指标，但是他们当时没想到的是，几年后自己在移动市场上也“创造”了SDP功耗，毫无疑问，这也是在回避TDP功耗指标，为自家处理器打圆场。

鉴于我们之前曾撰文探讨过SDP与ACP功耗指标的争议，这里就不再详细解释了，因为不论SDP还是ACP现在都已经被抛弃了，AMD、Intel已经不再提这两个概念了。

本文提到的四个功耗指标中，SDP、ACP昙花一现，现在已经作古，TDP依旧稳如泰山，但现在多用于CPU上。而在GPU上，AMD、NVIDIA不约而同地开始选择TBP或者GCP这样的指标，因为TDP本身并不适合描述芯片功耗，毕竟典型显卡功耗对玩家来说才更值得参考。□

不过，有一个细节需要注意，不论AMD说的TBP功耗还是NVIDIA的图形卡功耗，双方都没有公布详细的测试方法，说起来它们也不是业界通用的标准规范。我们要想知道显卡的真实功耗，还得看具体情况，好在现在有方法可以单独测量显卡的整卡功耗了，对此，我们在之前也做了18款显卡的整卡功耗测试，从实用性的角度来看，这一测试结果应该会比官方指标更有参加价值。□