Intel 第 10 世代 CPU の消費電力の説明: PL1、PL2、Tau

プロセッサについて最も判断するのが難しいのは、その負荷、消費電力です。これは、Intelの第10世代CPUに二重に当てはまります。市販されているTDPは通常約95〜125Wですが、負荷がかかると、ほとんどのハイエンドチップは225Wも消費します。第10世代プロセッサはそれを別のレベルに引き上げ、Core i9-10900Kは負荷がかかった状態で最大260Wを消費しますが、Core i7-10700Kは最大229Wまで消費できます。 では、なぜIntelのハイエンドプロセッサはこれほど多くの電力を消費し、これらのチップの電力管理プロファイルは正確にはどのようなものなのでしょうか。

まず、これは異常や誤動作ではないことを知っておく必要があります。Intel CPUの仕様TDPは、ストック周波数での消費電力に関係します。CPUがより高い「ターボ周波数」にブーストすると、消費電力が大幅に増加します。 この電源状態またはプロファイルは PL2 (電力レベル 2) と呼ばれ、ストック (市販) の電源状態は PL1 と呼ばれます。

次に、チップがブーストされた「PL2」状態に留まる時間を決定するタウがあります。 PCを初めて起動すると、CPUの電力制限はPL2に設定され、PL1の仕様制限よりもはるかに高くなります。負荷に応じて、プロセッサは1つ以上のコアを作動させ、定格のターボ周波数にブーストします。ほとんどのシングルスレッドからクアッドスレッドのアプリケーションでは、Turbo Boostの最大周波数に達しても、CPUの消費電力はPL2未満にとどまります。

ただし、Cinebenchや7-zipなど、より負荷の高いマルチスレッドアプリケーションを実行している場合は、すべてのCPUコアが動作を開始します。このようなシナリオでは、消費電力はPL2の制限まで急速に上昇し、プロセッサは全コア周波数を下げて消費電力を抑制します。

標準的な条件下では、プロセッサはPL2の電力状態とそれに伴うブースト周波数を「Tau」の期間(通常は56秒)順守し、その後PL1(ストック)に戻るため、クロック速度が基本周波数に低下します。これは、集中的なワークロードが完了し、CPU がアイドル状態に戻るまで続きます。その後、PL2の電力制限に戻り、上記の動作を繰り返します。

ただし、良くも悪くも、IntelはPL2とTauの値を強制しておらず、マザーボードベンダーはファームウェアで選択したように自由に設定できます。そのため、ほとんどのハイエンドZシリーズマザーボードにはPL2があり、タウ値はIntelが規定したものよりもはるかに高くなっています。 例えば、Core i9-9900KのPL2値は119Wですが、ほとんどのOEMはタウを無限にしながら160Wや180Wに設定しています。

したがって、Z490マザーボードでハイエンドのKシリーズプロセッサを実行している場合、Intelが推奨するPL2およびTauに準拠していない可能性があります。ほとんどの場合、CPUは、無限大または温度が許す限り(Tau時間制限を無視して)、最大ターボブーストクロック(PL2電源状態)で動作します。

これはパフォーマンスを向上させる簡単な方法のように思えるかもしれませんが、TDPを標準化し、異なるシステム間で効率/消費電力を比較するのが難しくなります。

マザーボードベンダーがそれを行う理由はかなり単純です: 競争に先んじるため。彼らは、10+の電力フェーズを備えたフラッグシップ製品に多相VRMを含めているため、PL2の消費電力を安全に増加させ、プロセッサが最大周波数まで無期限にブーストできます。

熱制限に達していない限り、これは、ほとんどのハイエンドIntelプロセッサが仕様よりもはるかに多くの電力を消費し、ターボ周波数にはるかに頻繁に、より長くブーストすることを意味します。 熱とバッテリー寿命が懸念されるノートブックやハンドヘルドデバイスでのみ、Intelが推奨するPL2およびTauの値がOEMによって強制されます。デスクトップの世界では、すべてが公平なゲームです。