Tdp: minder simpel dan het lijkt

Is tdp hetzelfde als het maximale stroomverbruik? Nee dus; zoals uitgelegd is het puur een eis die aan de koeling wordt gesteld. Heel grof gezien kun je natuurlijk stellen dat de koeling het maximale verbruik van de chip moet kunnen afhandelen, maar er zijn een aantal nuances die hier aangebracht moeten worden. Het échte maximale verbruik van een chip wordt namelijk niet door de koelspecificatie bepaald, maar door de elektrische specificatie.

Laten weer eens kijken naar de QX6850, Intels heetste quadcore met een tdp van 130 watt. De elektrische specificatie van deze chip onthult een maximale stroomsterkte van 125 ampère bij 1,187 volt, oftewel 148 watt. Dit is 18 watt oftewel 14 procent meer dan de vastgestelde tdp. Bij de Athlon X2 6000+ is de tdp een stuk conservatiever: AMD geeft een maximale stroomsterkte van 90,4 ampère bij 1,4 volt, dus 127 watt - een overschrijding van net iets meer dan een procent. Eén procentje kunnen we op afronding gooien, maar hoe zit het dan met Intel? Er was toch een duidelijke afspraak gemaakt met de systeembouwers: 130 watt koeling is genoeg. Dus hoe kan een systeem dan stabiel blijven met een QX6850 die maximaal 147 watt gebruikt? Tijd om eens te kijken hoe Intel de tdp van zijn chips bepaalt.

Intels meetmethode

Tweakers.net had contact met Benson Inkley, senior processor applications engineer bij Intel in Oregon, die ons haarfijn kon uitleggen hoe de tdp van een processor bepaald wordt. Men maakt gebruik van een testopstelling waarin de omgevingstemperatuur en spanning worden opgevoerd tot het maximum. Vervolgens draait men honderden processorintensieve applicaties, terwijl men duizenden keren per seconde het verbruik registreert. Meestal blijkt hieruit dat de processor zelfs onder 'volle belasting' (vanuit de software gezien) maar 75 tot 80 procent van zijn maximale vermogen opneemt. Dit is niet zo moeilijk te verklaren: de Core 2 kan tot vier instructies per kloktik uitvoeren, terwijl een gemiddelde applicatie al blij mag zijn met een tot anderhalve opdracht per tik. Het gevolg is dat het zeer zelden voorkomt dat alle transistors actief zijn. Er worden wel pieken geregistreerd van 90 tot 95 procent van het maximale vermogen, maar die zijn in de orde van een paar milliseconden, niet lang genoeg om de temperatuur meetbaar te beïnvloeden en dus ook geen gevaar voor de stabiliteit van het systeem.

Niet iedere '100%' is hetzelfde - 1 of 4 instructies per kloktik maakt een groot verschil

Na het wegfilteren van ongevaarlijke korte pieken blijft een maximale 'sustained' (volgehouden) verbruik over. Daar wordt dan nog een marge van een paar watt bovenop gepakt om eventuele afrondingsfouten en meetonnauwkeurigheid te compenseren, waarna de tdp overblijft. De chip kan tijdens normaal gebruik dus inderdaad over zijn tdp heen, maar omdat het slechts over duizendsten van seconden gaat blijft de garantie voor systeembouwers wel van kracht. Toch is het niet onmogelijk om een processor ook langere tijd over zijn tdp heen te krijgen.