اشتباه رایج این روزها:توان حرارتی (TDP) چیست؟

همانطور که در ابتدای مطلب نیز بدان اشاره شد،توان حرارتی یکی از مهمترین پارامترهای این روزها است.در بررسی (Review) های موجود از کارت گرافیک های AMD و Nvidia،شاهد یک قسمت جداگانه هستیم که طی آن دما،توان حرارتی و ولتاژ-جریان مورد نیاز کارت گرافیک نیز در مرحله آزمون قرار می گیرد (Graphics Card Temperatures).جریان مصرفی،توان حرارتی و دما 3 فاکتور کاملا جداگانه است که ربط چندانی بهم ندارند.

به عنوان مثال در یکی از نظرات شما عزیزان شاهد آن بودیم که یکی از کاربران به اسلاید های موجود در خبر اشاره کرده و عنوان کرده بودند که ولتاژ مصرفی کارت گرافیک GTX1060 از رقم اعلام شده توسط انویدیا بیشتر است.

بهتر است با توان حرارتی آغاز نمائیم.توان طراحی حرارتی یا نقطه طراحی حرارتی Thermal Design Power به حداکثر مقدار توانی که سیستم خنک کننده باید ارائه دهد اشاره دارد. به عنوان مثال، یک سیستم خنک کننده پردازنده ممکن است برای یک TDP با مقدار 95 وات طراحی شده باشد، به این معنی که سیستم خنک کننده میتواند بیشتر از گرمایی که از 95 وات برای یک پردازنده به وجود میآید را پراکنده کند که این عمل را بوسیله روشهای خنک کننده از جمله فن و هیت سینک انجام دهد. واژه TDP معمولا به توانی که تراشه مصرف میکند اشاره ندارد بلکه به توانی که پردازنده در هنگام حداکثر کاری مصرف میکند اشاره دارد. در بعضی موارد TDP دست کم تخمین زده میشود, مثلا در کاربردهای واقعی مانند بازیها یا رمزگشایی تصاویر, مقدار TDP پردازنده بیش از حد میشود،در چنین حالتی پردازنده یا باعث یک نقص میشود یا از سرعت آن خود می کاهد.به مبحث کاهش کارایی در صورت افزایش دما در گذشته اشاره کرده بودیم.به عبارت ساده تر می توان تاکید کرد که توان حرارتی را نمی توان توان قابل مصرف پردازنده و یا کارت گرافیک و هر قطعه سخت افزاری دیگری دانست.

توان مصرفی یک پردازنده با ظرفیت C, کار در بسامد f و ولتاژ v, تقریبا برابر است با:

حرارت و هزینه های نامرئی!

و اما دومین بخش مورد نظر ما در این مطلب به بررسی حرارت های تولیدی می پردازد.میزان حرارت ایجاد شده در بررسی ها،یک موضوع بسیار مهم و حائز اهمیت است.هر چه دمای یک تراشه و یا سیلیکون بیشتر باشد،بدان معنی است که بیشتر زمان خود را در حداکثر پیک TDP قرار دارد.کاهش عمر قطعات و خرابی زودهنگام از جمله مشکلاتی است که می تواند کارت گرافیک و یا پردازنده را از کارکرد عادی دور سازد.از سوی دیگر،در بسیاری از کشورهای جهان به ولتاژ مصرفی قطعات اهمیت ویژه ای داده می شود؛دلیل آن هم محاسبه هزینه پرداختی برق در سال است.به عنوان مثال یک کارت گرافیک با توان 120 وات می تواند در عرض یک سال،هر روز و هر ساعت توانی بیشتر از یک کارت گرافیک 100 واتی را مصرف نماید که در پایان یک سال شاهد هزینه مصرفی 20 وات بیشتر هستیم.این رقم برای یک سال کامل می تواند بسیار زیاد باشد.(در کشورهایی مانند آلمان،هزینه پرداخت شده بابت نیروی برق جدی گرفته می شود).

ظرفیت گرمایی در سیستم و تک قطعه چیست؟

ظرفیت گرمایی یا ظرفیت حرارتی یک سامانه با C نشان داده میشود که عبارت است از نسبت گرمای مبادله شده با سیستم به تغییر دمای ناشی از مبادله گرما. مفهوم ظرفیت گرمایی فقط درمواردی به کارمیرود که مبادله گرما با سیستم تنها باعث تغییر دمای سیستم شود و در مواردی که تغییرفاز ایجادمیشود، به کارنمیرود.ظرفیت گرمایی در یک قطعه غیر مرکب نیز به حداثر دمای قابل تحمل توسط قطعه مورد نظر می پردازد.عموما اوج این توان در قطعات سخت افزاری بین 60 الی حداکثر 98 درجه سانتی گراد است.

نکته:

به هیچ وجه مهم نیست که یک قطعه سخت افزاری با چه ولتاژی به حداکثر دمای قابل تحمل خود می رسد؛مهم ظرفیت حرارتی و توجه به آن است.

در نتیجه توان حرارتی یا TDP را نمی توان به عنوان جریان قابل مصرف یک قطعه به حساب آورد.توان حرارتی به خودی خود بسیار حاثز اهمیت است اما یادتان باشد که این توان عموما به صورت میانگین و یا رقم حداکثر ذکر می شود.به عنوان مثال اینتل عمدتا این رقم را بر اساس حداکثر توان حرارتی پردازنده های خود اعلام می کند.

Idle

یک نکته بسیار مهم دیگر وجود دارد که پرداختن به آن خالی از لطف نیست.مادامی که وارد مباحث تخصصی تر در زمینه CPU و GPU می شویم،به مواردی مانند فرکانس،ولتاژ و توان حرارتی در حالت idle می رسیم.به عنوان مثال یک پردازنده می تواند در حالت idle توان حرارتی برابر با 20 وات،ولتاژ مصرفی 1.1 ولت و فرکانس 400 مگاهرتز را ارائه سازد.اما پردازنده دوم در حالت مشابه و تمامی فاکتورهای یکسان،می تواند فرکانسی برابر با 350 مگاهرتز را ارائه سازد.در اینجا پردازنده اول دارای کیفیت بیشتری در حالت Low Voltage است؛کما اینکه قیمت،معماری و توان پردازنده دوم هم بیشتر و بالاتر باشد!

دوستان برای آشنایی با حالت idle می توانید جملاتی مانند موارد زیر را جستجو نمائید:

System Idle Process

Control Mode Idle

Automatic Idle Speed Motor

Most Idle Agent

Eliminating Idle Time

Marked Idle Channel

Data Mode Idle

Operate At Standard Idle Speeds

در نهایت امیدواریم این مطلب به شما عزیزان در آشنایی با توان حرارتی و موارد وابسته کمک کرده باشد.با تشکر...