最近，在工作中，我有时会遇到解释CPUTurbo频率的问题，以及温度和功耗的控制问题。我发现同行业的一些朋友对这个领域的理解有一些误解。这并不是说它在技术原理上有多困难，但可能是因为他们对英特尔近年来的CPU性能/热设计了解不够。
我碰巧在散热领域有一些肤浅的经验，在测试工作中也积累了一些经验。所以我整理了两张图表，顺便分享一下。欢迎读者发表评论和更正。
Turbo的短时散热设计策略
首先，我评估了四个技术指标维度：
-Turbo（超过TDP）时间；
-峰值功耗/性能；
-温度控制；
-风扇静音
在下表中，我列出了三种比较模型a/B/C，它们可能来自真实的产品或一类产品，但我不想按照数字坐下来。同时，我还假设您配置了相同的CPU（如corei7-10700或11700）和散热器硬件。
注：图表中的分数为1-3。数量越多，项目的绩效越好。
第一模型a属于典型商用计算机的静音散热策略，同时，它遵循英特尔Pl1和pl2的功耗设计。例如i7-11700的65WTDP（热设计功耗，通常等于Pl1），短时Turbo的自动超频的功耗可以达到200W以上，接近pl2规格。
有关功率限制1和2的定义，请参阅下表：
在短期的Turbo阶段，a型CPU散热器风扇转速不会立即升高很高。如果是连续的全堆芯压力测试，将达到或接近100℃，触发CPU本身的AndyLau频率节流机制。在这里，我想解释三点：
小贴士1,100℃的规格是从哪里来的？
上图引述：https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/212279/intel-core-i711700-processor-16m-cache-up-to-4-90-ghz.html
它是去年写的《Xeon Scalable CPU跑到90℃了：为什么风扇转速还不提高？》年，我介绍了T结的温度值。它是指CPU内部传感器的核心温度读数，高于金属顶盖的表面温度。
小贴士2你需要担心达到或接近100摄氏度会触发Throttling吗？
我们使用一些软件来查看相同的温度。一些朋友认为8-90℃已经很高了。事实上，早在十多年前，笔记本电脑CPU就支持100℃的最高温度。然而，功耗/频率控制技术没有今天那么成熟，所以我们习惯于认为Throttling是频率降低保护。当然今天Throttling保护机制仍然是为了避免过热，但是它已成为传统冷却控制行动的一部分对
点击后，上图可以放大，引自：https://www.intel.com/content/www/us/en/support/articles/000005597/processors.html
小贴士3全核心Turbo的频率合理吗？
如下表所示，corei7-11700的基频为2.5GHz，Turboboost3.0的最大频率为4.9ghz（指单芯）。英特尔似乎没有正式宣布像Xeon服务器CPU那样的全核Turbo频率。当然，从测量的情况来看，如果温度在散热方面始终可以控制，那么它可以在pl2功耗时间限制内（英特尔默认为28/56秒）运行到更高的全内核频率。
扩展阅读：《推荐一款Linux下监控CPU温度、频率、功耗的工具：s-tui》
一旦Pl1运行到65W的稳定状态，整个核心频率就不能再这么高了。一般来说，i7-10700不低于2.5GHz是正常的。如果在压力测试期间运行avx-512浮点计算，或同时运行集成图形卡测试，在某些情况下，频率低于基本频率是正常的。这样的“耗电墙”在15WTDP的情况下，笔记本电脑CPU上有更多功能。
相比之下，125wtdp的i7-11700k基频远高于3.6ghz。如果它是一个应用程序的全核心和满负荷计算或渲染很长一段时间，11700k必须远远优于11700在正常情况下（没有手动超频）。
让我们回到模型a的后续操作：当Throttling发生时，CPU风扇将在稍后适当加速。随着CPU功耗逐渐降至65WPl1，风扇转速将降至相对安静，因为我们只需要保持一个合理的温度——如果我们看到CPU核心温度在80℃左右，这也是正常的。
综上所述，在短期的Turbo阶段，a型具有良好的静音设计和基本全峰值功耗/性能设计，而Turbo（尤其是高功耗Turbo）的时间相对较短，温度控制合格（本项目1分为合格）。
在这里，我还想添加一个提示4：CPU风扇能否即时响应CPU的温度变化（如二级）？
表面上看，这可以有效地抑制高温，但从噪音控制的效果来看，Turbo在短时间内的长度以及是否保持高功耗对于商用PC和工作站来说并不十分重要。第一单线程应用CPU内核时，Turbo的功耗一般在TDP范围内；如果每次出现满堆负载几秒钟，CPU风扇将以高速运行，这通常是不必要的。
服务器和其他数据中心设备的考虑方式有所不同。Xeon可扩展中高端机型的TDP本身的功耗高于台式CPU。在密度更高的1U/2U机箱中，风道前后还有其他附件。在这种情况下，为了满足TDP运行的基本条件，并且温度不超过标准，风冷散热不太可能像台式PC那样安静（本文不讨论液体冷却）
扩展阅读：《PowerEdge15G服务器的风冷散热“新花样”》
《冷板式液冷标准化：PowerEdge 15G服务器散热杂谈》
现在让我们看看B型，它在Turbo（超过TDP）时间、峰值功耗/性能、温度控制和风扇静音方面有2个点。它看起来相对平衡。事实上，这其中有一些方法（或权衡）。
首先是B型CPU的pl2有一些限制，例如，65WTDP的i7-11700在初始满芯时只能运行到120-150w（可以在主板的EC中设置），因此温度上升缓慢。CPU风扇转速上升后，如果允许的噪声水平稍高，则在短期Turbo期间，CPU自身的Throttling频率控制可能不会触发。
这种设置的结果是，B的峰值性能不如a高，但B保持全芯高主频的时间将比a长。表面上看，B是低CPU温度控制，但实际上，A型B的设计中没有散热问题风扇的噪音可能高于风扇的噪音。
和模型C完全是性能优先级为了考虑Turbo（超过TDP）的时间和峰值功耗/性能，在使用相同（性能/成本）的CPU散热器时风扇转速长时间过高。这样做的代价是静音效果相对较差，在Turbo的高功耗下很容易在短时间内触发Throttling，尤其是在环境温度较高的情况下。但是本文讨论的AndyLau仅在当前散热条件下将CPU降低到合理的频率/功耗水平，不会导致性能异常，毕竟，Pl1是常态。因此，我们认为C型的温度控制也是合格的。
稳态Pl1散热设计策略
在讨论下一部分时，我重新比较了三种模型a'，B'和C'，因为它们的行为与上面的模型a，B和C没有绝对的联系。
注：图表中的分数为1-3。数量越多，项目的绩效越好。
让我们先看看A’模型，当i7-11700CPU的功耗运行到英特尔官方的稳态Pl1-65WTDP时，风扇静音性能优异，温度控制适中。至于“成本/失败率”的因素，我们将在以后讨论C’模型时讨论。
B’模型它也是65W，区别是保持风扇转速相对较高，与a型相比，静音效果稍差，所以CPU温度将很低（如60-70℃）。
至于C’模型，从某种意义上说提高了CPU的Pl1功耗限制，例如，让65WTDP的i7-11700在80-95w下长时间运行相当于人工“超频”。为了使温度保持在合理范围内，需要相同级别的CPU风扇只能在更高的速度下工作，因此静音性能相对最差。
还有一个”成本/失败率”比较维度。该成本可能涉及主板的电源（散热）设计，或后期服务的相关费用。如果让CPU长时间以高于Pl1（即TDP）功耗的水平运行，英特尔不保证故障率不会上升。当然，根据三年保修的商用PC，CPU本身的设计寿命通常不低于5-10年（人们说它很少坏）。C’模型的故障率会提高多少？我没有确切的数字。
用户手动干预设置选项
前面的讨论是关于主机BIOS/EC中的默认设置。以下是手动冷却和超频的两种方法：
1.提高BIOS中的风扇速度：它确实可以冷却，甚至使CPU在短时间内以更高的主频/性能运行，但代价是噪音。没有具体原因。不建议对此进行修改。
2.在操作系统下，有几种类型可以用于调整Pl1和pl2功耗点以及pl2持续时间的软件。它可以用于超频某些型号（不保证支持所有主机），甚至可以调整CPU电压。但是这种手术可能会影响系统的稳定性，操作不当，甚至造成硬件损坏，所以我不推荐软件名。我相信一些爱好者和朋友已经对这方面很熟悉：）
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