열 설계 전력(thermal design power, 줄여서 TDP)은, 때때로 열 설계 점(thermal design point)이라고 불리며, 컴퓨터에서 냉각 시스템(cooling system)이 임의의 작업량 아래에서 소멸(dissipate)하기 위해 설계된 컴퓨터 칩 또는 부품 (종종 CPU, GPU 또는 단일 칩 시스템(system on a chip))에 의해 생성되는 열(heat)의 최대 양입니다.
TDP는 전형적으로, 전력 바이러스 실행에 의한 것과 같이 CPU가 생성할 수 있는 열의 최대 양 (피크 전력)이 아니라, "실제 응용 프로그램"을 실행할 때 생성되는 열의 최대 양입니다. 이것은 컴퓨터가 열적 봉투를 초과 없이, 또는 최대 이론적 전력에 대해 냉각 시스템을 요구 (비용이 더 많이 들지만 처리 능력을 위한 추가 여유 공간이 필요함) 없이 본질적으로 모든 응용 프로그램을 처리할 수 있음을 보장합니다.
일부 자료는 마이크로 프로세서에 대해 피크 전력이 보통 1.5 곱하기 TDP 정격이라고 말합니다. 어쨌든, TDP는 전통적인 수치이지만 그것의 측정 방법론은 논란의 대상이 되어 왔습니다. 특히, 2006년경까지 AMD는 그것의 프로세서의 최대 전력 소모량을 TDP로 통보하기 위해 사용했지만, Intel은 Conroe 프로세서 제품군을 도입과 함께 이 관행을 변경했습니다. 특히, 인텔의 측정은 기본 제한으로 인해 Intel Turbo Boost를 완전히 고려하지 않았지만, AMD는 AMD Turbo Core가 항상 최대 전력을 추구하려고 시도하기 때문에 그렇습니다.
유사하지만 더 최근의 논란이 일부 Ivy Bridge Y-시리즈 프로세서의 전력 TDP 측정과 관련되어 있으며, 이것과 함께 인텔은 시나리오 설계 전력(scenario design power, 줄여서 SDP)이라고 불리우는 새로운 메트릭을 도입해 왔습니다.
Overview
CPU의 TDP는 일부 경우에서 과소평가되어 왔으며, 특정 실제 응용 프로그램 (전형적으로 비디오 인코딩 또는 게임과 같이 격렬한 것)으로 인해 CPU를 지정된 TDP를 초과하는 원인이 되고 컴퓨터의 냉각 시스템에 과부하를 초래하는 것으로 이어집니다. 이 경우에서, CPU는 시스템 오류 ("therm-trip")를 일으키거나 속도를 줄이도록 트라들링됩니다. 대부분의 현대 프로세서는 더 이상 작동하지 않는 팬 또는 잘못 장착된 방열판과 같은 치명적인 냉각 오류가 발생한 경우에 오직 열-트립을 발생시킬 것입니다.
예를 들어, 랩탑의 CPU 냉각 시스템은 20 W TDP에 대해 설계될 수 있으며, 이것은 랩탑의 CPU에 대해 최대 접합 온도 초과없이 최대 20W까지 열을 방출할 수 있습니다. 냉각 시스템은 팬을 갖는 방열판와 같은 능동 냉각 방법 (예를 들어, 강제 대류와 결합된 전도), 또는 두 수동 냉각 방법: 열 복사 또는 전도 중 하나를 사용하여 이것을 수행할 수 있습니다. 전형적으로 이들 방법의 조합이 사용됩니다.
안전 마진과 실제 응용 프로그램을 구성하는 것의 정의는 제조업체마다 다르기 때문에, 서로 다른 제조업체 사이의 TDP 값은 정확하게 비교될 수는 없습니다. 예를 들어, 100 W의 TDP를 갖는 프로세서는 같은 제조업체에서 10 W TDP를 갖는 프로세서보다 꽉찬 부하에서 더 많은 전력을 거의 확실하게 사용할 것이지만, 그것이 90 W TDP를 가지는 다른 제조업체의 프로세서보다 더 많은 전력을 사용하거나 사용하지 않을 수 있습니다. 추가적으로, TDP는 종종 프로세서의 제품군에 대해 지정되며, 저가형 모델은 보통 고가형 제품군보다 훨씬 적은 전력을 사용합니다.
스위칭 회로에 의해 소비되는 동적 전력은 전압의 제곱에 근사적으로 비례합니다:[8]
\(\quad\)\(P=CV^2 f\)
여기서 C is 정전-용량, f는 주파수, 및 V는 전압입니다.
Variable TDP
일부 프로세서에 대해 TDP 사양은 사용 시나리오, 사용 가능한 냉각 용량 및 원하는 전력 소비에 따라, 다양한 다른 전력 수준 아래에서 작동하는 것을 허용할 수 있습니다. 그러한 가변 TDP를 제공하는 기술은 Intel'의 구성-가능 TDP(configurable TDP, 줄여서 cTDP)와 시나리오 설계 전력(scenario design power, 줄여서 SDP), AMD의 TDP 전력 제한(TDP power cap)을 포함합니다.
Configurable TDP
구성-가능 TDP(configurable TDP, 줄여서 cTDP)는, 역시 프로그램-가능 TDP(programmable TDP) 또는 TDP 전력 제한(TDP power cap)으로 알려져 있으며, 그들 TDP 값에서 조절을 허용하는 차세대 Intel 모바일 프로세서 (2014년 1월 기준) 및 AMD 프로세서 (2012년 6월 기준)의 작동 모드입니다. 프로세서 동작과 그것의 성능 수준을 수정함으로써, 프로세서의 전력 소비는 변화될 수 있으며 동시에 그것의 TDP를 변경할 수 있습니다. 그 방법, 프로세서가 사용-가능한 냉각 용량과 원하는 전력 소비에 따라 더 높거나 더 낮은 성능 수준에서 작동할 수 있습니다.
cTDP를 지원하는 인텔 프로세서는 세 가지 작동 모드를 제공합니다:
- 공칭 TDP(Nominal TDP) – 이것은 프로세서의 정격된 주파수와 TDP입니다.
- cTDP 하향(cTDP down) – 더 차갑거나 더 조용한 작동의 모드가 희망될 때, 이 모드는 공칭 모드에 비해 더 낮은 TDP와 더 낮은 보장된 주파수를 지정합니다.
- cTDP 상향(cTDP up) – 여분의 냉각이 사용-가능할 때, 이 모드는 공칭 모드에 비해 더 높은 TDP와 더 높은 보장된 주파수를 지정합니다.
예를 들어, 일부 모바일 하스웰 프로세서는 cTDP 상향, cTDP 하향 또는 두 모드를 모두 지원합니다. 또 다른 예제로써, 일부 AMD Opteron 프로세서 및 Kaveri APU는 더 낮은 TDP 값에 대해 구성될 수 있습니다. IBM의 POWER8 프로세서는 임베디드 온칩 컨트롤러 (OCC)를 통해 유사한 전력 제한 기능성을 구현합니다.
Scenario design power
시나리오 설계 전력(scenario design power, 줄여서 SDP)의 인텔의 설명: "SDP는 실-세계 환경 시나리오에서 열적으로 관련된 장치 사용을 나타내기 위한 추가적인 열 참조 지점입니다. 그것은 실-세계 전력 사용량을 나타내기 위해 시스템 작업량에 걸쳐 성능 및 전력 요구 사항의 균형을 맞 춥니다."
시나리오 설계 전력(scenario design power, 줄여서 SDP)은 프로세서의 추가적인 전력 상태가 아닙니다. SDP는 오직 특정 조합의 벤치 마크 프로그램을 사용하여 "실-세계" 시나리오를 모의실험하기 위한 프로세서의 평균 전력 소비를 말합니다. 예를 들어, Y-시리즈 (극단-저 전력) 모바일 하스웰 프로세서는 TDP와 SDP 사이의 차이를 보여줍니다.
External links
- Details on AMD Bulldozer: Opterons to Feature Configurable TDP, AnandTech, July 15, 2011, by Johan De Gelas and Kristian Vättö
- Making x86 Run Cool, April 15, 2001, by Paul DeMone
