Dwa laptopy z tym samym procesorem i7-13700H potrafią różnić się wydajnością wielordzeniową o kilkadziesiąt procent. Różnica nie wynika z egzemplarza ani z pamięci RAM, tylko z tego, ile watów producent pozwala układowi zużyć i jak długo. W specyfikacji zobaczysz jedną liczbę, TDP, ale o zachowaniu sprzętu decydują dwie lub trzy inne: limity mocy PL1 i PL2 oraz okno czasu, w którym drugi z nich obowiązuje.
TDP nie jest poborem mocy
Intel w dokumentacji technicznej używa dziś określenia Processor Base Power, ale w nawiasie nadal podaje TDP. To liczba projektowa dla chłodzenia, nie deklaracja, ile układ pobierze. Dokumentacja dwunastej generacji Core mówi to wprost: Processor Base Power nie jest maksymalną mocą, jaką procesor może rozproszyć [1]. W praktyce oznacza to, że wentylator i radiator projektuje się pod jedną wartość, a procesor i tak potrafi przekroczyć ją wielokrotnie przez jakiś czas.
Do tego dochodzą dwa limity mocy. PL1 to pułap średni, który układ utrzymuje w dłuższej pracy. PL2 to wyższy pułap na krótki zryw, na przykład przy starcie programu albo w pierwszej fazie renderowania. O tym, jak długo wolno korzystać z PL2, decyduje parametr Tau, liczony w sekundach.
Liczby z dokumentacji Intela
W arkuszu dla procesorów Alder Lake desktop z rdzeniami 8+8 i mocą bazową 125 W producent podaje PL1 równe 125 W oraz PL2 równe 241 W. Zalecane Tau wynosi 28 sekund, a maksimum dopuszczalne w rejestrze to 448 sekund [1]. Dla wersji mobilnej 6+8 o mocy bazowej 45 W te same tabele pokazują PL1 45 W i PL2 115 W [1]. To od blisko dwukrotnej do ponad dwukrotnej różnicy między pracą ciągłą a chwilowym szczytem, i to na papierze, bez wpływu temperatury.
Producent laptopa nie musi trzymać się wartości zalecanych. Może ustawić PL1 niżej, żeby zmniejszyć hałas i wydłużyć pracę na baterii, albo wyżej, jeśli obudowa i chłodzenie to wytrzymają. W efekcie etykieta na pudełku opisuje układ, a nie gotową maszynę.
Co się dzieje po upływie Tau
Przez pierwsze kilkadziesiąt sekund obciążenia procesor korzysta z zapasu mocy i podnosi częstotliwości. Kiedy okno Tau się kończy, sterownik wraca do PL1. Jeśli w tym momencie temperatura radiatora jest już wysoka, dochodzi drugi mechanizm: throttling termiczny. Układ zbija częstotliwość, żeby utrzymać się poniżej granicy Tjmax, czyli maksymalnej temperatury pracy podawanej przez producenta. Wtedy o wydajności decyduje nie limit mocy, a sprawność odprowadzania ciepła.
Dochodzi trzeci czynnik, często pomijany w opisach: sekcja zasilania płyty. Cewki i mosfety też mają limit prądowy i temperaturowy. Tani laptop z mocnym procesorem i słabą sekcją zasilania może zbijać taktowanie wcześniej niż wynikałoby to z samego PL1.
Przykład z pomiarów
Notebookcheck w recenzji ThinkPada P1 Gen 7 z Core Ultra 7 155H pokazał trzy profile energetyczne. PL2 był w każdym taki sam i wynosił 115 W, ale PL1 zmieniał się z 25 przez 50 na 70 W. W Cinebench R23 multi dało to kolejno 16 388, 17 111 i 18 762 punktów [2]. Innymi słowy, sam sposób skonfigurowania limitów podniósł wynik o około 14 procent, bez zmiany procesora.
W tej samej recenzji temperatura procesora w najbardziej wydajnym profilu sięgała 103 stopni Celsjusza, a pod stałym obciążeniem CPU i GPU jednocześnie oba układy musiały zostać ograniczone, więc wydajność falowała [2]. To dobrze pokazuje, gdzie kończy się tabela z limitami, a zaczyna fizyka obudowy.
Inny test, Lenovo LOQ 15 z Ryzenem 7 250, pokazuje to samo na innych liczbach. W trybie cichym PL1 i PL2 wynosiły po 25 W, w zrównoważonym 40 i 50 W, a w wydajnościowym 43 i 53 W. Cinebench R15 multi dał 2020, 2379 i 2520 punktów, czyli około 25 procent różnicy między skrajnymi profilami [3].
To nie jedyny mechanizm, który obniża wydajność wraz z czasem. Dyski SSD zwalniają po wyczerpaniu cache SLC, co opisuje artykuł o tym, dlaczego SSD zwalnia.
AMD nazywa to inaczej
U AMD odpowiednikiem limitu mocy jest PPT, czyli całkowita moc gniazda. Obok niego działają TDC, czyli trwały limit prądowy, oraz EDC, czyli limit prądowy dla krótkich skoków [4]. Nazwy są inne, logika ta sama: trzy niezależne warunki, z których najostrzejszy wygrywa. Procesor nie przekroczy ani mocy, ani prądu trwałego, ani prądu chwilowego, nawet jeśli chłodzenie pozwalałoby na więcej.
Dla kupującego wynika z tego praktyczna wskazówka. Kiedy recenzja podaje tylko TDP, nie wiadomo jeszcze, jak laptop zachowa się po pięciu minutach pracy. Kiedy podaje PL1, PL2 i wyniki z pętli Cinebench, wiadomo znacznie więcej.
Jak to sprawdzić na własnym sprzęcie
W systemie Windows podstawą jest HWiNFO64: pokazuje bieżący pobór mocy pakietu, aktualne limity PL1 i PL2 oraz flagi throttlingu. Wystarczy uruchomić obciążenie na kilka minut i obserwować, czy moc spada po upływie pół minuty, czy dopiero po kilku minutach, i jaka temperatura temu towarzyszy.
W Linuksie odpowiednikiem jest framework power capping, wystawiony w sysfs jako urządzenia typu intel-rapl. Jądro opisuje go jako wspólny interfejs do limitów mocy, z hierarchią stref od całego pakietu do pojedynczych domen [5]. Czytając pliki constraint_0 i constraint_1 oraz licznik energy_uj, można zaobserwować to samo, co w HWiNFO, bez dodatkowych narzędzi producenta.
Co z tego wynika przy zakupie
- Porównuj laptopy po wynikach z pętli, nie po pojedynczym przebiegu. Test trwający 30 sekund mierzy głównie PL2 i nic nie mówi o pracy ciągłej.
- Sprawdź, czy recenzja podaje PL1 i PL2 dla testowanej konfiguracji. Brak tych danych oznacza, że liczby mogą dotyczyć innego profilu niż domyślny.
- Ten sam układ w obudowie 14 cali i w obudowie 16 cali to często dwie różne klasy wydajności, mimo identycznej nazwy procesora.
- Tryb baterii prawie zawsze obniża limity. Jeśli pracujesz na zasilaniu akumulatorowym, wyniki z gniazdka nie przełożą się wprost.
Nie chodzi o to, że producenci oszukują. Procesor jest ten sam, tylko w jednym laptopie ma do dyspozycji 25 W, a w innym 70 W. Karta katalogowa opisuje możliwości chipu, a nie to, co zrobiła z nimi konkretna konstrukcja. Dlatego przy wyborze sprzętu nazwa procesora jest dopiero początkiem pytania, a nie odpowiedzią.
Źródła
- Intel, „12th Generation Intel Core Processors Datasheet, Volume 1 of 2: Processor Line Thermal and Power”, sekcja Package Turbo Specifications. https://edc.intel.com/content/www/us/en/design/ipla/software-development-platforms/client/platforms/alder-lake-desktop/12th-generation-intel-core-processors-datasheet-volume-1-of-2/001/processor-line-thermal-and-power
- Notebookcheck, „Lenovo ThinkPad P1 Gen 7 review: Without TrackPoint buttons, with Nvidia GeForce RTX 4060”, test PL1 i PL2 w trzech profilach. https://www.notebookcheck.net/Lenovo-ThinkPad-P1-Gen-7-review-Without-TrackPoint-buttons-with-Nvidia-GeForce-RTX-4060.901578.0.html
- Notebookcheck, „Lenovo LOQ 15 laptop review: The mobile RTX 5060 celebrates its debut”, tabela profili mocy i Cinebench R15. https://www.notebookcheck.net/Lenovo-LOQ-15-laptop-review-The-mobile-RTX-5060-celebrates-its-debut.1050248.0.html
- AMD, „Ryzen Master User Guide”, opis limitów PPT, TDC i EDC. https://docs.amd.com/r/en-US/68886-ryzen-master-user-guide/CPU
- The Linux Kernel documentation, „Power Capping Framework”, sekcja Terminology. https://docs.kernel.org/power/powercap/powercap.html
