Hướng dẫn tối ưu điện năng tiêu thụ và nhiệt độ của Intel Gen 13 trên các bo mạch chủ phổ biến – Phần 1

Giới thiệu

TDP hay Thermal Design Power (Công suất thiết kế nhiệt) đã được các nhà sản xuất CPU đưa ra để chỉ định mức nhiệt mà một bộ vi xử lý cụ thể sẽ tỏa ra, để khách hàng có thể chọn một bộ tản nhiệt thích hợp. Đáp lại, các nhà sản xuất tản nhiệt đã bắt đầu chỉ định mức TDP mà tản nhiệt của họ hỗ trợ. Do đó, đây là một thông số rất quan trọng để người dùng lựa chọn một bộ tản nhiệt phù hợp với vi xử lý cho hệ thống đang sử dụng. Nếu lựa chọn không đúng tản nhiệt, CPU khi hoạt động sẽ rất nóng và là nguyên nhân chính gây ra mất ổn định hệ thống khi tải nặng, hoặc hiệu năng bị sụt giảm nghiêm trọng khi mức xung nhịp của CPU hoạt động không đúng thông số công bố.

Tuy nhiên, các thông số TDP do Intel và AMD công bố ngày càng trở nên sai lệch và không chính xác trong những thế hệ vi xử lý gần đây. Chẳng hạn như vi xử lý Intel I9-11900K được Intel công bố mức TDP là 125W, nhưng nó lại tạo ra công suất nhiệt lên tới ~ 300W. Trước đây, việc đẩy CPU vượt quá mức TDP được chỉ định của chúng thường yêu cầu người dùng điều chỉnh thủ công (ép xung),  nhưng ở hiện tại nhiều CPU đã tự động vượt qua mức TDP được công bố chính thức bằng cách sử dụng các chế độ Turbo của chúng. Các cài đặt Turbo này thường được nâng cao hơn nữa bởi nhiều bo mạch chủ dòng cao cấp, vốn không thực thi các giới hạn điện năng được đề xuất từ ​​Intel và AMD theo mặc định, trừ khi chúng được người dùng giới hạn theo cách thủ công.

GIÁ TRỊ PL1, PL2 và TAU CỦA INTEL

Ở phần 1 này, sẽ là những thứ kiến thức mà chúng ta cùng nhìn lại, vì nó liên quan tới vấn đề kĩ thuật về giá trị TDP hay mức Công suất nhiệt thực tế khi hoạt động của vi xử lý (thường thể hiện giá trị CPU Package trong các phần mềm theo dõi hệ thống) từ phía Intel.

Intel đưa ra ba biến kĩ thuật có thể được điều chỉnh để tăng cường sức mạnh của nhiều thế hệ vi xử lý gần đây- được gọi là PL1 và PL2 và Tau.

• PL1 (Power Limit 1) = TDP, hai giá trị này thường được định nghĩa như nhau, là mức tiêu thụ điện năng ở trạng thái ổn định và dài hạn lẫn hiệu quả của các vi xử lý. Ví dụ i9-10900K có TDP là 125W thì PL1 sẽ là 125W. Giá trị PL1 là giá trị thấp nhất.
• PL2 (Power Limit 2) ngược lại với PL1, nó mang tính chất ngắn hạn và chỉ mức giá trị tối đa đạt được trong một thời gian ngắn hạn nhất định của các vi xử lý. Các vi xử lý sẽ sử dụng chế độ Turbo lên đến tối đa giá trị của PL2 được quy định. Do đó, mức giá trị PL2 cao hơn PL1 rất nhiều và thường được áp dụng theo công thức PL2 = TDP * 1.25.
• Tau được hiểu như là một biến thời gian. Có nghĩa là mức thời gian mà vi xử lý ở trong chế độ PL2 trước khi chuyển sang chế độ PL1. Do là biến thời gian nên nó không phụ thuộc vào nhiệt độ của vi xử lý.

Đểhiểu rõ hơn, mình xin trích dẫn và dịch nguyên văn câu trả lời từ đại diện chính thức của Intel về các biến PL1, PL2 và Tau của i9-10900K:

“Các hãng sản xuất bo mạch chủ là đối tác của chúng tôi đã tối ưu hóa cài đặt bo mạch và BIOS tương ứng cho các vi xử lý thế hệ thứ 10. Đối với i9-10900K, các khuyến nghị cấu hình của Intel là PL1 = 125, PL2 = 250 và Tau = 56 giây.”

“Chúng tôi cho phép các đối tác của mình tùy chỉnh và thực hiện cài đặt hiệu suất cho các bo mạch chủ theo mục tiêu thiết kế của riêng họ. Các đối tác bo mạch chủ có thể cung cấp cho khách hàng các tùy chọn để tùy chỉnh PL1, PL2 và Tau. Một số nhà sản xuất thực hiện việc thiết lập mặc định của các bo mạch chủ tuân theo các khuyến nghị cấu hình của Intel cho PL1, PL2 và Tau; trong khi một số khác có thể đặt các thiết lập PL1, PL2 và Tau mặc định vượt xa con số khuyến nghị, nhờ thế có thể tăng cường được hiệu năng và cần nhiều giải pháp tản nhiệt một cách hiệu quả.”

AMD cũng có các giá trị diễn đạt tương tự PL1, PL2 và Tau như Intel nhưng với tên gọi khác nhau. Nhìn chung, dù khác nhau về cách thức gọi tên nhưng về cách thức hoạt động để chỉ định Công suất nhiệt thực tế của vi xử lý thì cả hai hãng đều có sự tương đồng.

MAXIMUM TURBO POWER TRÊN INTEL GEN 12 / 13 LÀ GÌ?

Điểm khác biệt của Intel Gen 12 so với Gen 11 và thế hệ trước nữa đó là khái niệm TDP được hãng rời bỏ mà sẽ gán trực tiếp giá trị PL1 (TDP hay Base Power) và PL2 (Max Turbo Power) và gọi nó là MTP-Maximum Turbo Power (Công suất turbo tối đa của CPU). Như đã nói ở trên, Gen 12 / 13 Intel gán cho rất nhiều vi xử lý, bao gồm các vi xử lý dòng K/F ở hiện tại là giá trị PL1 = PL2 theo mặc định. Tức là khác so với Z590, Z490… khi ở những dòng này PL1 = TDP công bố và PL2 áp dụng theo công thức PL2 = PL1*1,25 hoặc nằm trong khoảng ngưỡng từ 200-250W.

Như vậy, Intel đã bật mức Turbo gần như chạm tới ngưỡng tối đa theo mặc định, mức mà hiệu năng hoàn toàn tốt nhất. Đối với I9-12900K, PL1 = PL2 = 241W, đối với Intel Core I9-13900K PL1 = PL2 = 253W. Đối với  I7-12700K, con số tương tự với các giá trị trên là 190W và I7-13700K cũng là 253W Nếu giới hạn công suất PL / PL2 bị vô hiệu hóa trong BIOS của bo mạch chủ, CPU Pakage khi load nặng có thể cao hơn mức PL mặc định tùy thuộc vào mức độ AVX2 được sử dụng, chẳng hạn I9-12900K có thể load từ 220 đến 300W hoặc I9-13900K có thể load tới ~ 400W.

Lấy ví dụ về Intel Core I7-12700K, nếu chúng ta gán giá trị “PL1 = 125 W / PL2 = 190 W / Tau = 56s. Lúc này CPU sẽ chạy ở 190 W trong 56 giây và sau đó ở giới hạn liên tục ở 125 W. Điều này có nghĩa là xung nhịp của vi xử lý sẽ lên cao nhất trong 56s đầu khi nó ở giá trị 190W và sẽ giảm dần để phù hợp với mức 125W. Như vậy, mặc dù hiệu năng có giảm đi, nhưng điều này sẽ giúp các tản nhiệt khí cơ bản hoặc tầm trung trên thị trường sẽ vận hành tốt.

Kết quả khi Intel áp dụng MTP cho Intel Gen 12 / 13 như đã nói ở trên, giá trị PL2 và PL1 là như nhau và không có giới hạn thời gian cụ thể mà PL2 chuyển sang PL1 (Tau). Thông thường, giá trị mặc định của Tau được Intel gán cho các thế hệ là 56s, nhưng nguyên tắc này đã được bỏ qua và nhà sản xuất bo mạch chủ có thể đặt bất kỳ giá trị nào và nó “không giới hạn”.

Tối ưu điện năng tiêu thụ và nhiệt độ bằng cách nào?