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TDPと消費電力について

【TDPと消費電力について】

TDPと消費電力は単位に同じWを使用していて混同する事がある
様なので、今回はTDPと消費電力について書きます。
(2015/12/4時点公開)



【TDPとは】
TDP(Thermal Design Power)とはCPUやGPU等の集積回路に
特定の電圧を加えて動作させた時に、どの程度の発熱になるか
いう指標です。

デジタル温度計の原理】でも説明していますが、伝導体は電気
抵抗があり、電子が原子に一定の割合で衝突することで電気エネ
ルギーが熱エネルギー(ジュール熱)に変換される為発熱します。


つまりTDPは、規定の電圧と周波数でフル動作をさせた時に電気
抵抗によって発生するジュール熱
から想定される発熱量を数値化
したものです。

ジュール熱はあくまで電気低効の割合で発生する発熱であって、
かける電圧によって発生する電流の一部が熱エネルギーに変換さ
れているだけなので、消費電力とは違う訳です。


因みに、基本的に一般人は発熱量を消費電力から計算できません。

どう言う事かと言うと、回路に使用している伝導体の電気抵抗率
の数値
を知っていないと算出出来ないからです。

メーカーが公表しない限り不可能なので、消費電力だけ調べても
意味がありません。



【消費電力とは】
消費電力とは、1時間辺り機器が動作に必要な電力はどれ位か?と
言う指標です。

消費電力の消費と言う言葉から使うと電気が無くなっていく、と
勘違いしている人が多いのですが、

電力が必要な機器を正常に動作させる為には、電気信号が変異し
ない様に常に一定の電圧をかけ続ける必要があり、

電気抵抗による減衰やモーター等の運動エネルギーに変換された
分が消費される事があっても他の要素で消えることはありません。

あくまで機器を動作させる為に1時間辺り電力をどれだけかけ続け
る必要があるか?と言う事を数値で表しているだけです。


コンセントから機器を伝ってまたコンセントに戻るので、機器内
で無くなるという事はありません。


学校で電力について学ぶ時に乾電池を利用しているので、消費 =
無くなっていくと言うイメージになってしまっていると思いま
すが、

乾電池(アルカリ)は亜鉛と酸化マンガンを水酸化カリウムで化学
反応
させる事で電力を発生させているので、

単純に化学反応が出来なくなって行くに従って出力が落ちて動作
に必要な電力が確保できなくなっただけです。

つまり乾電池側の問題で動作しなくなっていただけです。



【CPU用の田コネから供給される電力とは】
CPUに電力を供給するのはEPS12V端子(田コネ)ですが、

CPU用に電圧を変圧するVRMの電気抵抗による発熱分 +CPUの電
気抵抗による発熱分 + CPU周りの制御機器の動作による減衰があ
ってなお動作が可能な状態にするための電力が供給されています。

だから、田コネに供給される電力を測ってもCPUだけの電力を測
ることは不可能です。

広告記事で田コネの電力を測って消費電力 = TDPという話を展開
している事がありますが、全くの間違いなので引っかからない様
にして下さい。



(2019/5/29追記)
【IntelとAMDのTDPの違い】
Ivy Bridge辺りから明らかに表記がおかしくなりましたが、Skyl
akeで表記のTDPの値と同じ放熱能力のCPUクーラーでは冷却が
出来ない事をIntelが自白しており、

Turbo Boost時の発熱を想定した数値になっていない事が判明し
ています。

IntelのTDPは実際にはもっと高いと考えて下さい。



AMDの方は周波数に対して想定される最高電圧をかけた時の想定
発熱量と言う事がサーマルデータから判明しています。

データが出てから10年経っているので完全に当てはまるかは分か
りませんが、Ryzenの発熱の感じからしておおむね変わっていな
いと思われます。



【おかしな論調に注意】
Intelの表記上のTDPに対して消費電力の数値がかけ離れて多く、
発熱が高い事を誤魔化す為に

『TDP = 最大消費電力と言うイメージ』と言う意味不明な話を持
って来た上でAMDのTDPでも消費電力はTDPを超えている。

と書きIntelの表記はおかしくないと擁護するTweetを広告企業の
ライターが出していますが、

そもそもTDPは上記で説明している様に電気抵抗で熱エネルギー
に変換された電流の極一部を数値化したものなので、そんなイメ
ージは初めから存在しませんし、

TDPと消費電力はイコールではないのでTDPの数値より上である
事があっても不自然ではありません。

引っかからない様に注意して下さい。



以上で両方とも説明しましたが、関係はするし単位は同じでも内
容が全く違うので混同しない様にして下さい。

偶に広告元の製品を良く見せ掛ける為に商業誌でTDPを消費電力
扱いしている事があるので注意しましょう。

後消費電力では勘違いし易いので、動作に必要な電力で動作電力
と呼んだ方がいいのかもしれません。



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