TDP Processore efficienza energetica CPU

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06/10/2018 - 558

Cosa significa TDP di un processore

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TDP processore

Se avete consultato una scheda tecnica di un processore avrete sicuramente notato l'acronimo TDP, che significa letteralmente thermal design power.

Ma cosa significa esattamente il valore TDP di una CPU e a cosa serve?

I processori, sono la parte più importante dei computer che non sono altro che delle macchine che trasformano l'energia elettrica in potenza di calcolo tramite appunto la CPU.
Come ogni altra macchina l'efficienza non è mai pari al 100%, basta pensare che ad esempio un'automobile con motore a scoppio dissipa la maggior parte dell'energia ottenuta con la combustione del carburante sotto forma di energia termica sfruttando solo in piccola parte l'energia fornita per il movimento dell'auto.

Anche nelle CPU una grande parte dell'energia elettrica viene dissipata sotto forma di calore.
All'interno dei circuiti di un processore vi sono una quantità impressionante di transistor che sono il componente fondamentale delle CPU, l'energia elettrica che scorre all'interno di un processore viene in parte dissipata sotto forma di calore per via delle cadute di tensione interne alla circuiteria, nei componenti interni del processore vi sono delle resistenze proprio come nelle vostre stufe elettriche.

Sia le automobili che le CPU hanno bisogno di un sistema di raffreddamento per dissipare all'esterno la potenza termica generata dalle inefficienze del sistema, senza questo accorgimento sia il motore che la CPU finirebbero per guastarsi molto rapidamente.
Nelle auto moderne, per dissipare il calore dei motori si utilizza generalmente il radiatore, nei processori invece si utilizza nella maggior parte dei casi un dissipatore ad aria fissato sopra il processore, una ventola installata sopra il dissipatore ne migliora il funzionamento.
In alcuni casi invece proprio come le automobili si preferisce installare un sistema di dissipazione liquida con radiatore anche per i processori in maniera del tutto analoga a quanto fatto nelle automobili.

I progettisti devono poter dimensionare adeguatamente il sistema di dissipazione di un processore per poter installare i processori all'interno di un case. Nel caso di computer portatili che generalmente tendono a soffrire di problemi di riscaldamento servono ancora più accorgimenti durante la progettazione.

Fatta questa premessa possiamo finalmente capire cosa significa la sigla TDP, questo valore espresso in Watt non misura altro che la potenza termica che il processore produrrà, i progettisti devono attingere questa informazione per dimensionare correttamente il sistema di raffreddamento dei computer durante le fasi progettuali sapendo di dover dissipare almeno il valore TDP espresso in Watt di temperatura dal processore.

TDP consumo di un processore

Spesso viene erroneamente associato il valore TDP al consumo elettrico di un processore, questa associazione è errata in quanto non tutta l'energia elettrica di un processore viene trasformata in energia termica, se cosi fosse ci troveremmo di fronte a una stufetta elettrica mentre invece come sappiamo, nelle CPU una parte di energia elettrica viene trasformata in potenza di calcolo.

Anche se il TDP non è il valore di consumo di un processore è comunque un buon indice sui consumi elettrici di una CPU, ma soprattutto come vedremo in seguito questo valore ci sarà utile per stimare il rendimento di una CPU.

Ora sappiamo che una parte dell'energia viene trasformata in calore, il restante in calcoli, il processore quindi consumerà energia elettrica pari al del valore TDP + X, dove X è l'energia non dispersa in calore ma utilizzata per il funzionamento del processore.

Ora che avete compreso il significato di questo valore, il TDP potete valutare la scelta del vostro computer anche in base a quanto scalderà e quindi in base a quanto consumerà, in seguito vedremo come stimare l'efficienza energetica di un processore mettendo in correlazione il TDP con la potenza di calcolo.

Se prevedete di lasciare quasi sempre acceso il vostro PC durante le vostre giornate e siete attenti ai consumi energetici potete scegliere il vostro processore in base all'efficienza di calcolo, disporre di un processore con TDP a 120 W oppure di uno con TDP a 10 W nel corso di un anno farà sicuramente un bel po' di differenza sulle vostre bollette elettriche!

Valutare efficienza energetica di un processore

Molti di voi a questo punto si domanderanno ma come è possibile valutare il rendimento di un processore?
Per valutare quanto sia efficiente un processore bisogna fare il rapporto tra la potenza di calcolo e il valore TDP.

L'unico modo preciso per calcolare la potenza di calcolo di processore è quello di effettuare dei benchmark ovvero mettere alla prova le CPU al fine di capire la potenza di computazione.
Ogni processore si comporterà meglio o peggio di un altro anche in base al tipo di calcoli da effettuare, tuttavia con dei software specifici si possono effettuare automaticamente molte prove di calcolo diverse valutando in ognuna di esse come si comporta il processore.
Al termine delle prove il software di benchmark effettuerà una media dei risultati ottenuti per ogni test fornendo un punteggio che sarà l'indice della potenza di calcolo del processore, questo indice potrà essere confrontato facilmente con altre CPU per metterle in relazione tra loro, un database online vi aiuterà nell'impresa.

Il sito web CpuBenchmark, tra le varie tabelle fornisce anche la classifica dei migliori processori ordinata per rapporto calcolo/TDP. Come è facile intuire sono i processori dedicati ai computer portatili a risultare i più efficienti in assoluto, proprio per questo motivo vengono spesso installati anche nei micro computer fanless o dentro i computer desktop.

Qui potete consultare la lista dei processori con miglior rendimento energetico:
https://www.cpubenchmark.net/power_performance.html

Qui sotto facciamo un esempio di valutazione, confrontiamo tre processori, due con potenza di calcolo simile un processore Ryzen 7 con un processore Intel i7 il terzo invece un processore ed elevatissima potenza di calcolo dedicato alle workstation, AMD Ryzen 7 1800X vs Intel Core i7-8700K vs AMD Ryzen Threadripper 2950X.

La prima cosa da fare è quella di ottenere i valori di banchmark stimati da CpuBenchmark, non faremo altro che cercare su Google il quale ci riporterà alle pagine dedicate sul sito web sopra citato, dopo di che andremo a cercare il valore TDP dal sito web ufficiale della casa madre delle CPU e faremo il rapporto tra punteggio benchmark e TDP, qui sotto una tabella con tutti i risultati.

Modello Processore	Benchmark rank	TDP (Watt)	Rendimento (Benchmark rank/ TDP)
Intel Core i7-8700K	15969	95	168.09
AMD Ryzen 7 1800X	15400	95	162.10
AMD Ryzen Threadripper 2950X	26340	180	146.33

Dai risultati ottenuti nell'esempio di sopra noterete che la CPU più efficiente è l'i7 anche se ottiene un valore molto simile a quello della CPU Ryzen 7 in termini di efficienza, invece la CPU Threadripper se ben molto più potente rispetto le altre due risulta la meno efficiente anche se non in maniera troppo significativa.
Le case produttrici prestano sempre più attenzione all'efficienza energetica, in un mercato sempre più spietato devono battersi su tutti i fronti per alzare le vendite e prevalere sulla concorrenza.

Concludendo possiamo affermare che l'efficienza di un processore potrebbe essere un buon fattore per scegliere di acquistare una CPU piuttosto che un altra, il mercato dei processori rispetto al passato non è più caratterizzato da un evoluzione molto significativa in termini di prestazioni tra una generazione di CPU e quella successiva come avveniva in passato, lo sviluppo della green economy e il riscaldamento globale hanno senza dubbio aumentato l'interesse riguardo i consumi energetici.
Le monete digitali basate su tecnologia blockchain fanno dell'efficienza energetica dei processori un punto cruciale tanto che da questo fattore dipende se l'attività di un azienda specializzata in queste tecnologie sarà redditizia oppure una in perdita, a tale scopo vengono realizzate delle CPU appositamente progettate per essere molto energicamente efficienti sul tipo di calcolo richiesto per l'attività di mining.

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