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显卡的功耗和发热量到底是什么关系?是不是一定功耗越高发热越多?

2024-03-22 01:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

讲真的,题主提的这个问题,要通俗易懂地解释有点难,因为显卡既可以看成是独立的一部分,也可以看成是CPU的一部分。我先说结论:显卡的功耗和发热量有相关联,但不一定功耗越高发热越多。

为了能稍微解释的清楚一些,我们得先提高对这两个概念的认知:功耗和显卡。

1,功耗定义一:功率的损耗,指设备、器件等输入功率和输出功率的差额。功率的损耗。电路中通常指元、器件上耗散的热能。定义二:功耗同样是所有的电器设备都有的一个指标,指的是在单位时间中所消耗的能源的数量,单位为W。电路中指整机或设备所需的电源功率。[1]

功耗,顾名思义就是功率的损耗!

我们简单地理解就是一般的电器需要启动的时候,必须有一个输入功率以帮助这个电器发挥作用(高中物理书告诉我们输入功率=电压X电流);当电器启动后肯定会产生输出功率以便发挥电器的作用,但是这个过程会受到一些因素的影响,比如电阻,电能转化成机械能等,那么输出功率就会比输入功率小。

打个比方,把一桶水倒进一个游乐场的管道里,然后我们在管道的另外一头再用原来的桶把水全部装回来,这时我们会发现桶里面装的水比原来的少了,而少了的部分就是我们所说的功耗(暂且不讨论这个过程是怎么产生功耗的,有人认为是无用功)。

所以,我们可以简单地理解为:功耗=输入功率—最大输出功率

在输入功率转变成输出功率的时候,根据质量守恒定律,逻辑上来说应该是对等的,但偏偏输出功率就很明显小于输入功率,那功耗凭空消失了吗?去哪里了呢?我么可以粗略地认为是以热量的形式散发出去了!

所以,我们又可以简单地理解为:功耗=散发出来的热量。

那既然如此,基本上可以通俗理解功耗就是电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的过程中所散发出来的热量。(这样理解有点牵强,但为了通俗易懂,还是可以接收的)

2,显卡显卡(Video card、Display card、Graphics card、Video adapter)是个人计算机基础的组成部分之一,将计算机系统需要的显示信息进行转换驱动显示器,并向显示器提供逐行或隔行扫描信号,控制显示器的正确显示,是连接显示器和个人计算机主板的重要组件,是“人机”的重要设备之一,其内置的并行计算能力现阶段也用于深度学习等运算。[2]

显卡非常重要,因为电脑屏幕的显示效果就靠它了!

显卡核心架构由电容、显存、显卡芯片(GPU)和风扇构成,我们可以这样简单理解:在电容的助力之下,显存给显卡芯片(GPU)存储需要处理的数据,而显卡芯片(GPU)则对显存内的数据进行精密的计算以后输出到显示器进行画面的呈现,此时的风扇则对显卡芯片(GPU)进行散热。

我们购买电脑的时候,一般都会在硬件配置标明是集成显卡,还是独立显卡。

集成显卡,顾名思义就是集成在主板上的显卡,也就是将显示芯片(GPU)和显存等相关部件都集成在电脑主板上。

我大学时候用的台式电脑就是集成显卡,那时候感觉集成显卡还行,但后来想升级一下显卡,发现升级不了,得把整块主板给换了才行,比较麻烦。现在的集成显卡技术发展的很快,我家那台联想拯救者也是集成显卡,玩起游戏来也还是运行的很顺畅,比大学时候用的集成显卡的性能提高了N倍。

独立显卡,顾名思义就是跟电脑主板并非融合在一起,而是单独放在一块电路板上,可以根据用户的需要单独安装显存。因此,一般情况下独立显卡不会占用系统内存,而且还可以更新迭代。现在在很多高端的游戏本和一些专门用于3D建模和设计的电脑里面都会配置独立显卡,这类显卡比起集成显卡在性能方面更有优势,显示芯片(GPU)的运算能力更强大。

3,推理

通过以上对功耗和显卡概念的探究,我们可以简单推理出以下两种情况:

第一,当电脑配置的是集成显卡的时候,性能小一些(运算能力和频率弱一些),功耗会小一些,那么发热量自然会低一些;

第二,当电脑配置的是独立显卡的时候,性能高一些(运算能力和频率强一些),功耗会大一些,那么发热量自然会高一些。

本来,当认知到了这里的时候,其实逻辑就很清晰了,显卡的性能高,那功耗就大,功耗大,自然散发的热量就多。

但是,电脑显卡性能的发挥不仅仅是跟显卡本身设计有关,还跟电脑的设计线路和设计架构等综合因素有关。所以,不能简单地认为通过某种测试显卡的热量是多少就可以判断功耗和发热量的关系。

显卡性能强,那也是有可能功耗不大,散热不多的;反之,显卡性能一般,也可能出现功耗大,散热多的情况。

目前大家接触最多的是TDP功耗指标,但是各大厂商对TDP功耗指标持不同的意见。

TDP的英文全称是“Thermal Design Power”,中文直译是“散热设计功耗”。主要是提供给计算机系统厂商,散热片/风扇厂商,以及机箱厂商等等进行系统设计时使用的。[3]

简单理解一下就是:TDP这个指标是根据芯片(GPU和CPU)在运行最极端的情况下所产生的热量,也可以简单理解为上述的输入功率—最大输出功率=检测到的热量。

当理解了这个TDP功耗指标以后,我们还要明白TDP功耗指标主要是提供给散热器生产厂商做参考,属于热设计功耗的范畴,而并非GPU和CPU的真实功耗。比如某款GPU的TDP是75W,也就意味着GPU在极端的情况下每秒会产生75J的热量,那么就要配备比这个热量更高配置的散热器来保证芯片的正常运行。

因此,目前也有不少厂商不再参考TDP功耗指标,而是通过测试方式突出显卡的整体功耗。

显卡的整体功耗描述起来太复杂了(此处省略几万字),每个厂商各自有各的标准,因为每个品牌旗下的产品不管是硬件配置、市场定位、消费群体等因素都会最终影响到我们购买的那台电脑所呈现的功耗!

4,总结

以上分享只是我人的浅尝截止。

显卡的核心构造虽然很简单,但要真实知道显卡的整体功耗还需要把同一类显卡放在不同的系统框架里做一系列的专业测试才能提供有参考价值的答案。

那对于我们普通用户来说,不需要太过担心TDP功效指标,家用的GPU和CPU通常都会低于TDP值的,因为电脑出厂之前肯定做了多次的散热安全方面的测试。

但是对于一些专门用于三维设计的电脑来说,TDP功效指标是一个非常好的参考值之一,毕竟也可以通过这个参考值来判断电脑是否会出现超负荷运行风险。

讲真的,与其研究显卡的功耗和发热量,倒不如增加多一些预算,买台更好一些的电脑,毕竟硬件这事我们就算理解透了也没用,那是生产厂商的事。

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