相信有不少老玩家已經知道處理器的 TDP 并不等于它的實際功耗，但還是有不少人會把 TDP 當作 CPU 的功耗，就比如說 Core i9-11900K 的 TDP 是 125W，所以它的功耗就是 125W，這明顯是錯的，但也不完全錯，所以今天我們就來聊聊 CPU 的 TDP 和功耗這事。

關于 TDP 的定義，它全稱是 Thermal Design Power 熱設計功耗，維基百科上的解釋是指處理器在運行實際應用程序時，可產生的最大熱量，單位是瓦特，TDP 主要用于和處理器相匹配時，散熱器能夠有效地冷卻處理器的依據。而 Intel Ark 上對 TDP 的解釋略有不同，原文是 " 熱設計功耗 ( TDP ) 以瓦特為單位，表示所有活動內核在 Intel 定義的高復雜性工作負載下，以基本頻率運行時消耗的平均功率。"

可見無論哪個解釋 TDP 都和處理器的功耗沒直接關系，并非指 CPU 實際的功耗值， 它的其實是給散熱器廠商和系統設備制造商的一個重要參考指標，是臺式機、筆記本電腦、服務器等設備散熱系統設計的重要參考指標。TDP 越大，表明 CPU 在工作時會產生的單位時間熱量越大。對于散熱系統來說，需要將 TDP 作為散熱能力設計的最低標準，也就是散熱系統至少要能散出 TDP 數值所表示的單位時間熱量。

在第 37 期的超能課堂中我們已經說過，CPU 的電能幾乎都消耗在線路上了，其它還有少量的輻射能和內部儲存的化學能可以忽略不計，也就是說 CPU 所消耗的電能幾乎都轉換成熱能了，而 Intel 定義的 TDP 則是處理器在運行實際應用時可產生的最大熱量，那么從這個角度來看 TDP 又是否等于處理器的實際功耗呢？

這個問題嘛，要分兩個時間段來解釋。對于 Intel 處理器來說在 Turbo Boost 2.0 來之前 TDP 是比較接近處理器的最大功耗的，而在 Turbo Boost 2.0 到來之后 TDP 對于普通用戶來說參考意義已經不大了。

在最早的時候，處理器其實就只有一個固定的頻率，比如賽揚 500 處理器的主頻就是 500MHz，隨后 Intel 的 SpeedStep 和 AMD 的 PowerNow! 這類節能技術出現讓處理器能夠自動降低主頻以降低能耗與發熱，而在需要時又可以迅速地恢復原有的主頻以提供標稱的計算能力，這個階段處理器最高頻率就是它的基本頻率。

既然能讓處理器主動降頻，那么是否能讓處理器自動超頻呢？隨著技術的演進、操作系統的電源管理逐步完善，這一設想逐漸成為現實，在 Core 2 處理器的移動版上就有了可以讓一個核心進入節能狀態而讓另一核心加速的動態加速技術，到了第一代酷睿處理器 Nehalem 上該技術就進化成了初代 Turbo Boost 睿頻技術，可讓多核心在以更高頻率運行。

其實不論動態加速技術還是睿頻技術都是讓 CPU 在 TDP 范圍內進行自動超頻，但不能突破 TDP 的限制，然而自第二代酷睿處理器 Sandy Bridge 開始引入的 Turbo Boost 2.0 就允許 CPU 越過 TDP 進行超頻，此時 TDP 已經不能代表處理器的最大功耗了，由于在超過標稱 TDP 后，CPU 的發熱量會大很多，所以 Intel 又給這個特性加上了最長時間、最高允許的功耗兩項限制，后者延伸出了 Power Limit 和 Turbo Time Parameter 這兩個東西。

Power Limit 有四個等級，也就平常所說的 PL1、PL2、PL3、PL4，PL1 一般指 CPU 的長時運行最大功耗，等同于 TDP，而 PL2 則是規定了 CPU 在睿頻狀態下的最大功耗值，PL3 和 PL4 默認是關閉的，即使開啟也只是允許 10ms 的瞬時峰值。

Turbo Time Parameter 也就是 Tau，是用于 PL1 指數加權移動平均功率計算的平均常數，它決定了處理器能在超過 PL1 功率后可持續工作多少時間，超過此時間后就會從 PL2 降至 PL1 狀態。

對于桌面處理器來說，在第九代酷睿處理器之前，PL2 的值一般是 PL1 的 1.25 倍，但到了第九代酷睿，PL2 的數值已經被大幅提高，并且不同型號處理器的 PL1 可能是一樣的，但 PL2 可能差距很大，已經看不出什么規律了。

更重要的是 Intel 把 PL1 和 PL2 的數值開放給用戶和 OEM 廠商自行調整的，板廠很早的時候就把 Z 系列主板的 CPU 功耗限制默認全解了，近幾年 B 系列主板也給你把功耗限制解除了，PL1、PL2 以及 Tau 是可以在主板 BIOS 里面隨意調整的， 想怎么改就怎么改。筆記本上限值稍微多一點，但你會發現許多游戲本會把原本 TDP 45W 的處理器功耗解鎖到 100W 以上，并用軟件提供多種性能模式給用戶自行選擇。

解鎖功耗限制的好處自然是可以讓處理器穩定工作在更高的頻率，以 Core i9-11900K 為例，依照 Intel 規范的話，使用 AIDA 64 FPU 負載且僅使用 AVX2 的時候處理器烤機穩定頻率是 4.2GHz，解除功率限制的話頻率可以穩定在 5.0GHz，當然代價就是 CPU Package 功耗從 125W 直接飆到 266W。

功耗限制這問題在早年四核時代其實沒多少人會注意到，當時處理器的功耗比較低，解除限制的滿載功耗其實也不會比 TDP 高多少，然而在第八代酷睿之后核心數量開始增加后這問題日益嚴重，越是頂級的處理器，它的滿載功耗和 TDP 相差就越大，以至于現在大家都覺得處理器的 TDP 沒啥用了。

一般來說這個功耗限制在 BIOS 的內置《CPU 高級設置》子菜單下，PL1 的選項叫 "Long Duration Power Limit"，PL2 則叫 "Short Duration Power Limit"，Tau 的稱號方式在不同品牌的主板上可能會有些不同，但一般都夾在 PL1 和 PL2 選項之間。較早的時候主板會直接幫你解鎖這些東西，默認的 Auto 多數就是最大的意思，不過這兩代會好點，初次啟動時會讓你選擇是否解除處理器功耗限制，各品牌的主板詢問方式可能會有所不同，像微星那樣的就是讓你選擇你用的是什么散熱器。

到了 12 代酷睿這里事情又變得復雜起來了，可能是 Intel 看你們板廠都默認解鎖功耗控制，12 代酷睿 K 系列處理器默認 PL2 是等于 PL1 的， 上面 BIOS 截圖里面 Core i9-12900KS 就是 PL1=PL2=241W，非 K 系列處理器則依然有明顯的 PL1 和 PL2 功耗區分。不過到了 12 代這里，Intel 也不用 TDP 了，ARK 里面直接沒了 TDP 這項，PL1 叫處理器基礎功耗，PL2 則叫作最大睿頻功耗。

說真的 12 代酷睿這樣標準其實更好讓消費者理解，只不過實際到了消費者手上，這些桌面處理器多數也會被解除功耗限制，白給的性能誰不想要呢？會乖乖遵守 Intel 功耗規范的也只有 OEM 廠商賣的整機了。

筆記本那邊也會根據機器的散熱設計對處理器的功耗限制進行調整，比如 Core i9-12900H 標準狀態下 PL1 是 45W，PL2 則是 115W，但我們之前測試的 ROG 槍神 6 游戲本上的它的最高就能設置成 PL1=PL2=135W，而在 ROG 幻 X 二合一設備上只開放到 PL1=55W，PL2=95W。

對于 AMD 的處理器來說，AMD 第一個處理器自動提頻技術 Turbo Core 是和 K10.5 架構處理器一同到來的，之后的推土機架構處理器有繼續沿用，AMD 的 Turbo Core 和 Intel 的第一代 Turbo Boost 一樣被嚴格控制在 TDP 之內的。

到了后來的 Zen 架構，Turbo Core 升級為 Precision Boost 精準頻率提升技術，除此之外還有 XFR 自適應動態擴頻技術，在銳龍 1000 處理器的時候它們僅能提升兩個線程的頻率，和 Intel 的 Turbo Boost 2.0 比起來弱不少，所以在銳龍 2000 處理器的時候推出了第二代 Precision Boost 和 XFR，允許更多線程同時提升到更高的頻率，不同線程的負載可以把頻率提升到不同水平，頻率增幅更大且提頻更靈活，這兩技術一直沿用至今。

在這兩技術投入應用之后 AMD 的銳龍處理器的最大功耗就允許超越 TDP 了，特別是 XFR 是能讓 CPU 的頻率最大值能隨散熱方案進行自動調整，散熱方案越好頻率增幅越明顯，所以會出現處理器功率大幅度超過 TDP 的情況，以 Ryzen 7 5800X 為例，它的 TDP 是 105W，實際烤機測試時峰值功耗能到 151W。

當然 AMD 銳龍處理器功耗超越 TDP 的幅度遠低于 Intel 的酷睿處理器，這是因為板廠默認并沒有解除 AMD 主板上的功耗控制，你會發現銳龍處理器在輕載和重載時處理器的全核頻率是不一樣的，這就是功耗限制的結果。

想要解除 AMD 銳龍處理器的功耗限制，就得進入主板 BIOS 的 PBO 菜單，把 Precision Boost Overdirve 改成 Advanced 模式，PBO Limits 改成手動模式，然后你就可以看到 PPT、TDC、EDC 三個限制，其中 PPT 是處理器插座功率限制，TDC 和 EDC 則是 VRM 的供電電流限制，你可以把這些東西都設置成最大，但最終依然會受限于主板供電和處理器的散熱狀況。

解鎖 AMD 處理器的功耗限制對于雙 CCD 的銳龍 9 處理器來說提升會比較大，單 CCD 的提升幅度就低不少，根據我們此前的測試，Ryzen 9 5950X 在開啟 PBO 后 AIDA 64 FPU 烤機功耗從原來的 124W 提升至 229W，全核頻率從 3.65GHz 提升至 4.25GHz，R23 跑分成績提升了 12.2% 之多。

上面所說的都是針對默認狀態和使用 PBO 進行自動超頻的情況，如果用手動超頻模式的話處理器功率限制會被自動解除。

總之處理器的 TDP 并不等于它的功耗，現在處理器的 TDP 和他的最大功耗也沒有直接關系，Intel 那邊由于板廠默認解鎖處理器功耗限制所以 TDP 基本沒有啥參考價值，在 12 代酷睿上 Intel 也給處理器的 PL1 和 PL2 功耗了，不提 TDP 這事，當然你硬是想讓 TDP 變得有意義也不是不行，把功耗限制全都打開全按照 Intel 規范來走就行，這樣處理器功耗會降低不少，也涼快許多，只不過性能會有一定程度下降。AMD 這邊板廠默認沒有解除功耗限制，但銳龍處理器實際最大功耗也是高于 TDP 的。

最后提一嘴的是，別把軟件報出來的 CPU Package 功耗當成 CPU 從電源那里拿了多少電，因為 CPU 和電源中間還隔了一層主板 VRM 供電線路，這樣就有轉換消耗，這消耗會根據主板供電設計的不同有很大差別，CPU Package 能當成電源選購參考這沒錯，但請不要直接畫等號，可能要算多 10% 到 30% 左右的損耗。