Zehn Pentium 4 Kühler im Vergleich - Seite 2

Thermal Design Power

Auf Grund einiger Anfragen zum Thema TDP (Thermal Design Power), welches direkt mit dem Thema der Wärmeverlustleistung zusammen hängt, hat sich der ehemalige Hartware-Redakteur Thomas Kallwass zu einem dankenswerten Gastkommentar hinreißen lassen. Von ihm stammt im Übrigen bereits unser erster Pentium 4 Kühlervergleich.

Die Definition von TDP laut Intel:
“The processor thermal design power (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.” “Analysis indicates that real applications are unlikely to cause the processor to consume maximum power dissipation for sustained periods of time. Intel recommends that complete thermal solution designs target the Thermal Design Power (TDP) indicated in Table 5-1 instead of the maximum processor power consumption.“
Sprich: man nahm Applikationen, von denen man weiß, dass sie den Prozessor stark beanspruchen und prüfte, wie viel Leistung die CPU aufnimmt. Das sind bei P4 3000 81,9W. Man kann natürlich auch Software entwickeln, die möglichst viele Transistoren gleichzeitig schaltet. Dann kommt man maximal auf etwa 89W, was allerdings in der Realität nicht oder nur extrem selten vorkommt. Ich habe es bis jetzt noch mit keinem Benchmark geschafft – was natürlich nicht heißt, dass es nicht irgendwo irgendeine Software gibt, die es kann.
Wie kommt es aber, dass jemand z.B. auf über 100W Angabe kommt? Ganz einfach, es wurde die Nominalspannung (z.B. 1,55V) mit dem maximalen Stromverbrauch (64,8A) multipliziert. Und hier zeigt sich das Nichtwissen. Würde jener eine Seite im Datenblatt runterscrollen, sehe diese Person, dass die Spannungsregler der P4-Mainboards die Spannung in Abhängigkeit von der Stromstärke regeln müssen. Je höher die Auslastung des Prozessors und damit die Stromstärke, desto niedriger die Spannung. Bei maximaler Auslastung und damit Stromstärke, beträgt die Spannung nicht 1,55V, sondern nur 1,426-1,341V. Das sind Werte, die AMD vermutlich irgendwann mal mit dem 0,09µm-Fertigungs Prozess erreicht. Das zeigt eindrucksvoll, wie gut Intels Fertigungsprozess mittlerweile gegenüber AMD ist.
Doch zurück zum TDP: Intel empfiehlt Kühlerherstellern, ihre Kühler so zu entwickeln, dass sie die TDP abführen können. Nun meinen einige Unwissende, dass sich der Prozessor sofort heruntertakten wird, wenn mal irgendeine Software mehr Leistung aus dem Prozessor quetscht als diese TDP. Dass ist schlichtweg Unsinn. Die maximale Leistungsaufnahme ist ja nur wenig höher als der TDP. Und nun schaut man sich einmal den Boxed-Kühler an. Kühlt der den Prozessor nahe an der Temperaturschwelle von 70°C? Nein, dieser hält den Prozessor eher so auf 60°C. Verbraucht der Prozessor nun mal etwas mehr als TDP, steigt die Temperatur wohl kaum so stark an, dass der Thermal Monitor des Prozessors den Prozessor sozusagen heruntertaktet. Mir ist es noch nie gelungen.
Dazu eine Intel-Grafik zu der Thematik:

So richtig spannend wird’s erst, wenn man sich mal das Datenblatt der Athlon XP CPU vornimmt. Was lesen wir da zum Thema Maximum Thermal Power?
“Thermal design power represents the maximum sustained power dissipated while executing publicly-available software or instruction sequences under normal system operation at nominal VCC_CORE . Thermal solutions must monitor the temperature of the processor to prevent the processor from exceeding its maximum die temperature.“
Das hört sich doch irgendwie exakt genauso an wie Intels Definition von TDP. Der einzige Unterschied zwischen Intel und AMD ist, dass Intel sagt, dass der Prozessor auch mehr Leistung aufnehmen kann. Diesen Hinweis findet man bei AMD nicht. Als ich AMD darauf ansprach, meinte man, irgendwie müsse man den Prozessor ja auslasten, um die Leistungsaufnahme zu bestimmen. Und dazu nehme man nun mal publicly-available Software. Das stimmt natürlich. Aber warum gibt Intel zu, dass man mit irgendeiner Software theoretisch noch mehr Transistoren gleichzeitig schalten kann als mit der getesteten und damit eine noch höhere Leistungsaufnahme erreicht? Warum fehlt dieser Hinweis bei AMD? Beim Athlon kann niemand sagen, wie viel Leistung er maximal aufnehmen kann. AMD verschweigt dies geschickterweise. Darum vergleiche ich auch nie Athlon TDPs mit der maximalen Leistungsaufnahme des P4. Immer nur TDP gegen TDP – alles andere wäre unfair gegenüber Intel.