[转帖]拒绝一切谎言！CPU真实功率大测试出处：PConline

此文翻译自<a href="http://www.x86-secret.com/popups/printarticle.php?id=114" target="_blank" >x86-secret.com</A>网站（<a href="http://www.x86-secret.com/popups/printarticle.php?id=114" target="_blank" >原文连接</A>），翻译此文是为了向广大电脑爱好者提供更多更好的信息，以传播信息为目的，并不代表本网站立场。
编者按：
　　CPU的功率大小一直都是大家所关心的问题，国内的大小论坛对于这个问题的“口水仗”一直显得异常热闹。那么到底Intel的处理器是否真的比AMD的处理器发热大呢？而这个“领先”的幅度是不是又象官方宣称的那样呢？现在国外的x86-secret.com网站就对一系列的INTEL/AMD处理器进行了一个“功率大测试”，下面让我们来寻找这个谜底：
前言
　　长期以来，最新CPU或图形芯片的功耗一直是争吵和辩论的对象。这种周期性的论战很大程度上是由于厂商们不肯提供他们产品功耗的正确数字而引起的。因而当某个人说到每个小时500瓦（甚至更多）的时候，几乎没有人能够对他们PC的真正功耗作出相对准确的估计，甚至在较大误差范围内都做不到。这个界定的困难对业余爱好者来说可能会引起一个问题，那就是无法选择符合他们要求的最适合的部件。
　　在费力研究了来自不同厂商的数据表之后，得到的结论就是那些公司并不十分合作，这些文档没有提供真正有用的信息。例如关于著名的TDP（Thermal Power Design，热功率设计）这个频繁出现的词汇，让我们来立即打破这个神话，因为它并不是什么了不起的东西。这里有INTEL对TDP的定义：Thermal Design Power（TDP）描述了散热方案需要驱散的热量最大值。TDP并不表现处理器需要的功率释放和电压调整。TDP只是指散热器必须能够负担的热量最大值，使得CPU温度不超过可接受的最高温度。因而它不表示电功耗。事实上，处理器的某些区域跟其它部分耗电一样多，然而发热要少得多（例如L2缓存）。
　　简单来说，我们不得不用一个严格的方法来亲自测量PC不同部件的电功耗了。当然，这实践起来并不简单，我们必须使用一定数量的昂贵工具，以及用尽可能可靠的方法来测量电压和电流。除了五个万用表（从入门级的到专业应用级的，取决于使用和必需的精度）之外，我们还使用了不同的工具，比如像装配了霍尔效应感应器的安培表用来测量直流，Agilent Technologies公司的54645D示波器或PC上的跃迁记录器用于测量交流电。
　　因而我们制作了各种各样的适配器，用于连接各个部分（电流的测量必须与标准仪器相连来完成）。在长时间的拧螺丝，卸螺丝，安装，拆除，定位焊接等等工作之后，各种各样的电线都准备好了，我们可以开始了。
　　在这篇文章中，我们将努力通过大范围测量当前的微处理器以获得它们的功耗，测量的对象来自于INTEL和AMD两大阵营。我们还将对目前十分热门的两对CPU进行另外的比较：Athlon 64 130nm vs. 90nm及Pentium 4 Prescott D0 vs. E0。让我们动手吧。
<IMG src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_01.jpg">

Phily · 发表于 2005-1-11 19:47:36

测量方法　　我们从CPU的测量开始。在给出数字之前，清楚地说明测试采用的程序是十分重要的。这个测试的目的是测量在PC电源上的CPU功耗。功耗以瓦为单位。对于供给处理器的DC电流，一瓦等于一伏安，也就是电压与电流的乘积。为了用瓦来表示CPU的功耗，我们将用测到的电压乘上电流。测量方法<UL><LI class=style2>测量哪里？</LI></UL>　　第一个问题就是“从哪测量？”。不可能直接在处理器的针脚处测量，因为所有的配线都被做在了主板上，而电流的测量通常需要把仪器接入电路。因而我们有了测量ATX连接口（4针/+12V）上电流的想法，它向VCore供电，而且所有VCore必需的电流也来自这个连接口。在经过一些测试之后，我们选择了DFI 925-T2主板，因为它只使用ATX向CPU供电。何以见得呢？首先是根据设计主板的R&D部门的信息，然后通过测量其它所有线路上的电压加以确认。测量所有通过传统ATX连接口向主板供电的线路（+3.3V，+5V，+12V）并逐条确认当它连通时电压没有增加。如果电流没有增加的话，那么所有的功率就是由ATX +12V连接口所产生的了。<UL><LI class=style2>怎样测量</LI></UL>　　如果连接口电压的测量不成问题的话（一个万用表简单地并联就搞定了），那么流过电线的电流测量就是另一种情况了。测量的主要方法是把电表串连到电线中，也就是断开电线并在那里插入万用表。另一个问题是，非常强的电流会超出大多数万用表能测量的精度。　　为了解决这个问题，我们选择使用安培表。这个测量工具可以从旁路测量和显示通过电线的电流，无需打断线路。不过，这个工具主要设计用于测量交流电，但能够测量DC电流的版本在几年前出现了，只是它们比交流电版本贵得多。由于两个高精度的霍尔效应感应器的作用，这个工具能够在小于20安的直流电上达到1.5％的精度。真不错。<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_02.jpg">　　需要注意的是，这个工具只是把电流转换成电压输出，因而需要使用精确的万用表来读出测量电流的值。<UL><LI class=style2>何种状态下测量？</LI></UL>　　众所周知，处理器不是任何时候都处于最大功率下的。然而，在这里我们希望测量处理器能够达到的最大功耗。抱着这个目的，我们需要知道一个尽可能让CPU承受最大负荷的方法。使用哪个测试呢？不幸的是，这不是这么容易确定的。因而我们的第一个工作就是确定一个方法，使得CPU消耗的电流尽可能多。我们用安培表连接到跃迁分析器（示波器的一种，可以测量一个非常长的时期的值）。

Phily · 发表于 2005-1-11 19:48:46

这里有一个3DMark 2003的CPU测试期间获得的曲线示例：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_03.png">　　这条黄色的曲线描绘了测试期间提供给VRM以向VCore供电的电流强度变化。这个测试中所有其它的图表都是在相同的配置下取得的。那是LGA775 Pentium 4 2.8GHz Prescott搭配i925X主板。在这里可以看到，在空闲时VRM消耗大约5安，电压是11.6伏，那功率就是58瓦。在负载下，在3DMark的CPU测试期间，电流上到了11.5伏下的9安左右，也就是103瓦。在这种情况下，可以说CPU在空闲时消耗了比45瓦稍多一点（58的80％），在负载下达到了82瓦左右。然而，3DMark的CPU测试并不是那种迫使CPU不得不消耗更多的测试。因而我们尝试了各种各样的基准测试组合：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_04.gif">　　可以看到，SuperPI不可能使CPU以极限方式运行。SuperPI加Prime95的组合是有效的，但要注意到这个效力仅仅是来自于Prime95。事实上，停下SuperPI的时候，数值单靠Prime95就可以保持不变（在9.4安附近）。Prime95加CPUMark99的组合可以让这个值上到10安，那是我们在所有测试中能达到的最大值了。应该注意到当这两个基准测试同时起作用时，CPU的功耗比3DMark的CPU测试中得到的要高。作为“传统”应用程序上的比较，我们在不同软件上运行了测试以观察它是否具有代表性。下面是结果：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_05.gif">　　我们开始以3DMark 2003完成测试。可以看到，测试3和4似乎比刚才两个测试消耗多一点的CPU功率。获得的曲线与UT2003在基准测试模式中的相当。在这里看到的是，在BotMatch测试期间的CPU功率需求要高于FlyBy测试期间的。Comanche 4和Quake 3的结果类似。最后，要注意到这些软件没有达到Prime95或CPUMark类型的基准测试所要求的功率。事实上，在这里平均负荷是11.6伏下的9安，而前面提出的两个测试组合达到了10安。　　在这些测试之后，我们对INTEL怎样测试CPU的最大功率感到好奇。在俄罗斯媒体的帮助下，我们了解到一个INTEL“秘密”软件的存在，那就是P4PowerMax。这个软件允许激活处理器的一个特殊模式（可能通过MSR），使得它能够实现发热和功耗的最大模式。这样我们拿来了这个软件，并在传统Pentium 4上测试它以检查它的效力。下面是结果：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_06.gif">　　开头的Prime95测试的目的是检查Torture Big FFT模式是否比其后使用的Torture Small FFT模式更有效。在这里我们看到结果是相同的。在已经运行了Prime95之后，我们运行P4PowerMax。测量电流立即达到了平均10安以上，那就是说用当前的软件，我们能得到更大的最高功耗（高出大约5瓦）。此外Prime95的同时停止运行完全没有造成任何电流的减弱。这表明，这个软件使用了Pentium 4的“隐藏”模式，但相对于“传统”软件，可获得的最大电流之间的差异并不巨大。P4PowerMax当然对Athlon 64不起作用，因而我们将采用其它测试来比较这两个构架。<UL><LI class=style2>注意事项</LI></UL>　　事实上，VRM的效率并不是100％，通常它被认为在78％到80％之间。

Phily · 发表于 2005-1-11 19:49:48

CPU消耗：功耗的大头　　现在就进入具体测量了。我们选择了一系列有代表性的CPU。在Pentium 4方面，我们选择了3.6 Ghz到3.2 GHz的Pentium 4 E Prescott LGA775，Socket 478构架上的3.2 GHz和3.4 Ghz老式Pentium 4 Northwood以及Pentium 4 EE 3.4 GHz。AMD方面，相对的处理器是Socket 939构架的Athlon 64 Fx-55和4000+以及Socket 754的Athlon 64 3200+。为了有个清楚的比较，我们还增加了Pentium M Dothan 2.0 GHz和2.25 GHz。应该注意到，所有这些CPU都以额定电压供电。这里有不同核心的一个简短概要：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_07.gif">　　我们采用了几个不同的核心。Pentium 4方面，用到的核心有：老式Pentium 4 Socket 478的Northwood核心，Pentium 4 EE的Nortwood/2M核心和最新LGA775处理器的Prescott D0核心。Athlon 64方面，我们测试了Socket 939上的Newcastle核心和Socket 754上的老式ClawHammer核心。最后，有Pentium M上的Dothan核心。无需等待了，这里就是获得的结果：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_08.jpg">　　第一个结论就是Prescott核心更耗电。对于P4 E 560近100瓦的电功耗，人们立即联想到的就是非常高的温度和发热。同样注意到，Athlon 64 Fx-55跟Prescott 3 GHz消耗的电流一样多。Athlon 64 Socket 939中最快的4000+消耗83瓦。接下来的Northwood核心发热相对较少。P4 EE 3.4 GHz的消耗比Athlon 64 4000+要少。在这个项目上，可以看到Prescott核心比Northwood核心多消耗35％的电流。奇怪的是，Clawhammer核心似乎比用在Socket 939上的Newcastle核心耗电要少得多。有必要在后面的测试中测量热发散之间的差异来确认这些值。Dothan垫底，可以看到Pentium M 2.0 GHz使用的电流是Prescott 3.6 GHz的六分之一那么少！！　　上面列出的数字没有考虑到线路上的损失，因而有必要加上20％以获得真正的功率消耗。所以在12伏线路上向Pentium 4 E 3.6 GHz供电的功率超过120瓦，而对Pentium M 2 GHz来说接近20瓦。<UL><LI class=style2>总功耗</LI></UL>　　然后我们想要测量在220伏电压下，全部连接部件的功率。这里有我们用到的部件：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_09.jpg">　　除了在LGA775平台上使用了DDR-II和PCI Express显卡之外，其它平台采用了相同的部件。我们使用的显卡是6800GT AGP或PCI Express。这个部件实际消耗80瓦，在220伏市电下功率达到95瓦（加上了+5V附加连接口的消耗）。这样我们来看看功耗的排名：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_10.jpg">　　值得注意的是，P4 EE降到了传统Northwood的下面，然而在纯CPU功耗中排前面的保持不变。原因很简单：包含P4 EE的系统使用了DDR-II，它明显比DDR-I耗电少。它也使得P4 540可以跟A64 Fx-55站在同一水平线上，包含Pentium M的系统相对于其它的来说，消耗的非常少。

Phily · 发表于 2005-1-11 19:51:20

CPU功耗：Athlon 64 130nm vs. 90nm　　在对几个CPU的总功耗进行比较了以后，我们对两个特例很感兴趣。第一个就是AMD的Athlon 64之间不同核心的比较，特别是在Newcastle（CG）核心和新的90nm核心Winchester（D0）之间。这里有一些不同核心的CPU-Z屏幕截图，所有的都给定为1.8 GHz：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_11.png">C0核心@1.8 GHz<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_12.png">CG核心@1.8 GHz<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_13.png">D0核心@1.8 GHz　　不管CPU-Z在检测中的某些错误，这个系列的测试在1.4伏电压下完成。让我们来看看：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_14.jpg">　　注意到Athlon 64 90nm消耗较少，接近28瓦。这些芯片上的发热问题来自于：更小的核心表面导致了更小的散热。结果就是虽然功耗少了，但发热更大了，CPU温度似乎更高。还应该注意到在以前的测试中已经发现的一个奇怪的现象，C0核心发热比CG少得多。其中一个理由是：C0核心是Socket 754构架的，而CG核心的CPU是Socket 939，双通道的。双通道的支持似乎增加了接近10瓦的CPU总功耗。　　现在让我们来看它对全局功耗的影响：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_15.jpg">　　很明显，Athlon 64上的双通道处理加重了总功耗。另一个可能性是Asus A8V比K8V多消耗20瓦。不过有趣的是，单通道的130nm较90nm CPU在整机的总功耗上几乎少了10％！接下来看看超频的情况。

Phily · 发表于 2005-1-11 19:52:22

<UL><LI class=style2>超频到2.4 GHz</LI></UL>　　现在我们将用超频到2.4 GHz的核心重复这些测试。采用的FSB对最终功耗几乎没有影响，因为只有最终频率影响到消耗的电流。让我们来看一些屏幕截图：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_16.png">C0核心@2.4 GHz<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_17.png">CG核心@2.4 GHz<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_18.png">D0核心@2.4 GHz　　这一次，为了保证稳定性，测试以1.55伏完成。下面是获得的结果：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_19.jpg">　　像我们在上面提到的，在双通道CG核心和单通道C0核心之间始终有近10瓦的差距。

Phily · 发表于 2005-1-11 19:53:17

CPU功耗：P4 D0 vs. P4J E0　　在通过测量打破了Athlon 64 90nm的神话之后，现在我们这些天来大肆宣扬的Pentium 4 Prescott E0核心发生了兴趣。据说拥有更好的超频能力和更少的发热，我们将要看看这些是不是跟电功耗有关。我们观察的两个CPU都是3.6 GHz的，一个采用D0核心，另一个是E0核心的：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_20.png">Prescott 3.6 GHz - D0核心<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_21.png">Prescott 3.6 GHz - E0核心　　两块CPU都在1.35伏下进行测试。下面是这两个核心获得的结果：<img src="http://www.pconline.com.cn/diy/front/evalue/cpu/0411/pic/1122_cpupower_22.jpg">　　不幸的是，E0核心的Prescott跟D0核心的功耗一样多。如果发热更少和超频性能更好的话，那明显不是由于更低的电功耗所造成的。一个猜想是：90nm工艺的改进以及泄漏和内部阻抗的减少。

Phily · 发表于 2005-1-11 19:54:08

结论　　简单来说，我们通过测量得到了不同CPU在电功耗上的结果。我们看到，电功耗和发热的关系并不总是严格相关的。　　关于获得的结果，它们可以被视为可靠的，因为测量的方法是十分严格的。而且，用测得的功耗值可以通过对比估算出当前任何一款处理器的功率。　　在排行榜的前面，显然是Prescott核心。Pentium 4 3.6 GHz具有接近100瓦。紧跟着是新出的Athlon 64，但就算是最强劲的Fx-55版本也无法跟Prescott的入门级产品一较高下！Northwood核心中规中矩，3.4 GHz具有接近70瓦的功耗，那就是说在相同频率下比Prescott少了25％。　　最初的Athlon 64（Socket 754，C0核心）也做得非常不错，几乎不超过50瓦。至于Pentium M 2 GHz，它消耗的是Athlon 64 4000+的五分之一和Pentium 4 3.6 GHz的六分之一！

Phily · 发表于 2005-1-11 20:01:54

以上是文章的全部内容，PCONLINE上还有不少网友的评论，有兴趣的可上去看看

Kiver · 发表于 2005-1-11 23:29:19

没有2500+的???

Phily · 发表于 2005-1-12 06:44:23

这篇文章主要比较的是AMD64位CPU和INTEL的P4高频CPU及笔记本Pentium M处理器也许是因为停产的缘故，又或者是因为Barton的风光已被64位CPU抢去，你用的Barton2500+没上榜

魔神飞影 · 发表于 2005-1-12 22:09:10

64位的CPU价位是多少

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