加压超频费电吗？9款CPU全面功耗测试

    编者按：最近Xbitlabs上发布一篇关于CPU超频后功率变化的文章，相信玩家会很感兴趣，Xbitlabs的技术实力相当强，他们自己搭建的功耗测试平台可以实时记录真实PC平台各路电压输出的电流、电压值，从而得到各种状态下的功率值。

    泡泡网机箱电源频道4月25日 处理器的功耗和它的频率密切相关，超频玩家在提升频率获得高性能的同时也会更耗电，超频对功耗的影响到底多大呢？我们把Athlon II、Core 2、Core i3、Core i7、Phenom II家族的几颗U拿出来超频到不同程度，希望文章有助于各位了解超频对CPU功耗的影响。

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    一般的规律而言Mosfet工作时的发热和他的频率成正比，和它电压的平方成正比，但除了这两个一般性规律外处理器的发热还和很多因素相关，比如它的体系构架、工作的核心数量、制造工艺。由于没有一个通用的公式来描述来计算处理器的能耗，我们就实际测一测。

● 四套平台，九种CPU的功耗测试

    我们的测试在四套平台上进行：LGA775、LGA1156、LGA1366、AM3。

    主板：

    华硕 P5Q3（支持LGA775，P45芯片组，DDR3内存）
    华硕 P7P55D Premium（LGA1156，P55芯片组）
    技嘉 EX58-UD5（LGA1366，X58芯片组）
    技嘉 MA785GT-UD3H（Socket AM3，785GX+芯片组，SB750南桥）

    内存：2×2GB，DDR3-1333，9-9-9-27（金士顿 KHX1600C8D3K2/4GX）

    显卡：ATI Radeon HD 5870

    硬盘：西数 VelociRaptor WD3000HLFS

    电源：Tagan TG880-U33II（880W）

    散热器：利民 U-120E

    想了解我们用来测试功耗的平台的网友可以参考这里：《PC功耗：多少瓦才够用》，这篇文章里我们不多花笔墨介绍这套测试平台，简而言之，相比使用电流表。电压表来说我们的测试平台不仅可以提供了更精确的数据，还可以实时记录测试结果，由于处理器的供电不光是12V CPU接口提供的，主板24PIN接口也一样会为CPU供电，我们的平台也可以一并测量。

    还要补充一点的是，我们测试的功率都是电源输出侧的数值，而传统IT媒体通常采用功率宝宝插座，测试的数字不但包含整台机器所需的功耗，还包含电源自身的发热。

● 速龙II 255 双核处理器超频功耗测试

    Athlon II X2 255是Regor家族双核处理器中的最高频率型号，售价却并不高，默认频率3.1GHz，每个核心配备1MB的二级缓存，在CPU-Z的截图中可以看到相关信息。

Athlon II X2 255 信息

    处理器的核心电压默认为1.4V，北桥芯片内置在处理器中，北桥电压1.175V，根据官方提供的规范，处理器的热设计功耗是65W，在我们的测试平台下以默认参数跑满载，平台的总功耗为111瓦，测量12V CPU供电线上传输的功率为63瓦，这和处理器的热设计功耗已经非常接近了。

    在不加压的情况下，CPU超频到3.6GHz还可以稳定满载，加压到1.5V后Athlon II 255可以稳定工作在3.8GHz。

超频结果

    超频的同时，内建在处理器中的北桥频率也在增加，不过这对超频的影响并不大，这款CPU没有三级缓存，这也是它为什么比Phenom II要能超一些的原因。

系统功耗变化

各路供电电流变化

    从结果看，绝大多数负载都加在了12V CPU那个接口上（主板上8PIN/4PIN的那个口），不论频率甚至电压如何增加，对主板24PIN上的12V供电线上的电流都没有什么影响，而且对主板24PIN接口中5V和3.3V的需求也没有什么变化。

    频率从默认的3.1GHz/1.4V，升到3.8GHz/1.5V后功耗增加了30.5瓦；频率从3.6GHz/1.4V升到3.8V/1.5V后功耗增加了21瓦。

● 速龙II 四核处理器，最省电的四核CPU

    AMD的第二款CPU是Athlon II X4 635，虽然也叫Athlon，不过隶属于aka Propus构架，是AMD的廉价四核处理器，采用45nm工艺。默认频率2.9GHz，每个核心配512KB二级缓存，没有三级缓存。

Athlon II X4 635

    CPU默认电压1.4V，北桥电压1.175V，这些和刚才那款处理器一样，官方给的热设计功耗是95瓦。在我们的测试平台上以默认参数跑满载时平台总功耗为146瓦，比刚才双核的时候多了35瓦。12V CPU供电线上提供的功耗为96瓦。

超频结果

    Propus构架的处理器不好超，就算加压也只能到3.5GHz，默认电压下只能到3.4GHz。

系统功耗变化

各路电流变化

    12V CPU供电接口的电流增长比较猛，24PIN接口上各路电流基本没有什么变化。从2.9GHz/1.4V到3.5GHz/1.5V的变化中CPU功耗增加了41瓦；从2.9GHz/1.4V到3.4GHz/1.4V的过程中功耗只增加15瓦。

● 弈龙II 双核处理器超频4GHz的表现

    除了Athlon外较低端的CPU外，我们还选了Phenom II系列的处理器，有双核和四核，双核心我们选了Phenom II X2 555，贡献6MB三级缓存，默认频率3.2GHz，每个核心有512KB二级缓存。

Phenom II X2 555

    它的默认电压为1.4V，北桥电压1.2V，由于设置了三级缓存所以Phenom系列的处理器热设计功耗更高一些，为80瓦。实际测试中默认参数下满载跑，平台总功耗123瓦，CPU功耗为74瓦。

超频结果

    Deneb构架非常好超，通常会有4GHz的频率出现，这款CPU也一样，加压0.15V后可以稳定运行在4GHz，不加压时最高3.8GHz。由于这款CPU是黑盒版，所以我们超频时只更改倍频。

系统功耗变化

    但这不是最节能的方式，固定了倍频后Cool and quiet功能就关闭了，如果希望提高性能又不想牺牲效能的话还是不建议利用倍频功能超频。

各路电流变化

    从3.2GHz/1.4V到3.8GHz/1.4V的变化下系统功耗呈线性增长，每200MHz大约增加2-3瓦功耗，提升电压后功耗上升明显，3.8GHz到4.0GHz间的200MHz功耗提升了37瓦。

    超频后只有12V CPU供电接口的电流增加明显，双核心的Phenom II X2 555在4GHz下满载时的功耗有120瓦，是他默认下热设计功耗的1.5倍了。而不加压时电流增加不超过10%，所以不加压超频即便对没有加强供电的主板来说也还是安全的。

● AMD最强四核心处理器，加压超频后功率190瓦

    Phenom II X4 965是目前AMD最快也是最贵AM3平台下的处理器，采用Deneb构架，不过和刚才的双核心来比它有完整的四核心，每个核心配备512KB二级缓存，所有核心共享6MB三级缓存。默认频率3.4GHz，这也是AMD目前频率最高的处理器。

Phenom II X4 965

    默认电压1.4V，内建北桥芯片、内存控制器和三级缓存的电压为1.1V，AMD根据制程不同，这款处理器的热设计功耗有140瓦和125瓦两个版本，我们测试的C3版的热设计功耗是125瓦的。而实际默认参数满载跑时仅12V CPU供电接口提供的功率就已经有137瓦了。

超频信息

    顺便一提，测试中我们发现Phenom II X4的功耗几乎是Phenom II X2 555的两倍，看来对功耗贡献大的主要是计算核心，三级缓存的影响不大。

系统功耗变化

    就像我刚才所说，Deneb构架比较好超，在默认电压下就可以达到3.8GHz，提高0.1V的核心电压后频率再升100MHz，不过4GHz没有达成，因为只能跑部分测试。由于是黑盒版，所以超它时我们也改了倍频。

各路电流变化

    测试结果具有典型性，不改电压功耗和频率基本成线性关系，一旦加压，功耗剧增，在加了0.1V电压后，功耗增长了40瓦，而且增加的部分都是由12V CPU供电接口提供的。

    当Phenom II X4 965加压超到3.9GHz时功耗已经达到190瓦，要知道这时主板供电部分需要承受多少的负担，如果要超到这个地步，主板的供电一定要过硬。

● Core 2 Duo E7600加压超4GHz的功耗表现

    刚才都是AM3平台中的处理器，这页开始将分LGA775/LGA1156/LGA1366平台为各位展示Intel处理器的超频结果。首先是Core 2 Duo E7600，2008年Wolfdale构架45nm工艺制造，这个系列已经是低端产品了，不过由于超频性能不错仍有不少人喜欢，处理器默认频率3.06GHz，前端总线266MHz，配备3MB二级缓存。

Core 2 Duo E7600

    尽管E7600也是45nm工艺，但默认电压比AMD的要低不少，这颗CPU的默认电压为1.275v，其他E7600的核心电压最高也不会超过1.3625V。由于电压较低，我们也可以理解为什么它的热设计功耗只标定为65瓦。默认参数下满载时平台功耗不到96瓦，相比Athlon II X2 255来说效能要高一些。而且12V CPU供电接口输出的功率还不到45瓦。

超频信息

    E7600的外频只有266MHz，超频不难，默认频率下可以超到3.6GHz，加压到1.5V时可以超到4GHz。

系统功耗变化

    情况比刚才AMD处理器的超频有趣，加压超频的环节提前了，所以我估计电流陡增的拐点应该提前出现。

各路电流变化

    实际上如果我们换了另一张主板，也许曲线会有所变化，这张图中看，超频后3.3V线上电流增长明显了，合乎逻辑的假设是：内存控制器和北桥使用了这一路的供电。12V CPU供电口的电流在超频前后增加了一倍以上，为94瓦。可这时的频率只提升了30%。

● Core2 Quad Q9505 比 弈龙II 四核省电

    第二个LGA775平台的处理器是四核心Core 2 Quad Q9505，它是由两个Wolfdale核心拼起来的，构架名为Yorkfield，二级缓存是由两个3MB的部分组成，一共6MB。默认频率2.83GHz，前端总线333MHz，不但负责联通CPU和北桥，还负责两个双核心之间的通信。

Core 2 Quad Q9505

    按逻辑推算这款四核处理器的热设计功耗应该是两个Wolfdale之和，实际上Q9505的热设计功耗为95瓦，这和它的主频较低有关，最主要的因素是Intel选用了功耗特性更好的核心制造四核心处理器。默认频率下Q9505平台的功耗只有125瓦，CPU的功耗只有70瓦，LGA775比AM3更省电的又一个例子。

超频信息

    LGA775四核心处理器不好超，风冷极限外频在450-475MHz，由于处理器倍频为8.5X，因此加压后还是可以超到3.9GHz，在默认电压下最高的频率是3.6GHz。

    由于Q9505超频表现不错，我们选用了7个功率点，从这里可以看到如果处理器核心电压不变，功耗与频率的关系依然是线性的，只要超过3.6GHz，每增加200MHz带来的功耗增加相当于之前600-800MHz带来的增长效果。从2.8GHz-3.6GHz中，频率增加27%功耗增加19%，超到3.9GHz后功耗增加了50%。

系统功耗变化

    和E7600的结果类似，12V CPU供电接口的电流增长明显，不同的是为北桥供电的3.3V增加也比较明显。

各路电流变化

    默认频率下Q9505需要12V CPU接口提供71瓦的功率，在3.6GHz/1.275V下需要89瓦，超到3.9GHz/1.4V后上升到136瓦，增加幅度没有Phenom II X4那么大。我们可以得出结论：LGA775在默认和超频状况下都比AM3平台要省电。

● 分布式的供电设计让CPU功耗难以计算

    除了Intel LGA775构架外我们还有较新的Clarkdale构架的双核处理器，采用32nm工艺，它内建了内存控制器和显示核心。Core i3 540是Clarkdale系列的主流型号，它支持超线程技术，不过不支持睿频技术，默认频率3.07GHz，配备两个256KB的二级缓存和一个4MB共享的三级缓存。

Core i3 540 信息

    采用32nm工艺可以让i3 540的核心电压相当低。这款测试的CPU默认状态电压只有1.125V，不过内建的45nm工艺北桥却需要另外供电，电压1.1V，虽然采用了最新的制造工艺，但默认的热设计功耗仍有73瓦。然而在测试时情况却有很大不同，默认参数下满载时平台总功耗只有86瓦，比刚才的E7600还要低。这应该归功于北桥芯片组的简化到CPU中的做法。

超频信息

    处理器的频率是由基本时钟发生器的频率（133MHz）乘以倍频得到的，超频的过程很不同，不加电压情况下最高只能到3.2GHz，逐步加压到1.375V时可以超到4.2GHz，我们必须同时给北桥提高一些电压。

系统功耗变化

    图片看起来没有电流快速提升的阶段出现，这是因为我们在第二个测试频率点后就开始加压了。最终频率来看，37%的频率提升带来了50瓦的功率增长。这与E7600和Phenom II X2 555的幅度类似。

各路电流变化

    各路电流的情况和刚才非常不同，LGA1156的CPU看来不是单由12V CPU接口供电的，只有计算核心才有12V CPU供电，内存控制器等其他部分都是从主板上24PIN中的12V取电。有意思的是在默认参数下耗电最多的也不是12V CPU那一路，可惜的是由于LGA1156采用了分布式的供电设计，我们无法确切给出CPU的功耗。

● Core i7 860和LGA1366的功耗情况类似

    Core i7 860，采用45nm工艺，带有8MB的三级缓存，支持超线程和睿频技术，尽管默认频率是2.8GHz，可以通过睿频技术自动升到3.46GHz。

Core i7 860 信息

    简而言之睿频技术就是让处理器的发热不超过热设计功耗的条件下尽量增加频率的技术，当四核心一起满载时，他们的频率是2.93GHz。

    由于处理器采用分布式供电，我们无法得知Core i7 860的功耗是多少，它的平台满载功耗为155瓦，这笔LGA775平台要高不少，我担心Lynnfield的处理器会非常耗电。

    超频时我们关闭了睿频的选项，因为自动提高倍频会导致系统不稳定。我们再调整基本时钟发生器的频率，默认电压下最高超到3.4GHz，不过Lynnfield对电压很敏感，最终我们超到4.0GHz/1.375V。

超频信息

平台功耗变化

    在3.4GHz之前，平台功耗渐渐增加，每提升200MHz功耗增加4-6W，再一次证明了默认电压对系统功耗影响不大，超过3.4GHz后，每200MHz频率的提升会导致30-40W的功耗增加。而我们只是每200MHz提升大约0.1V的电压。

各路电流变化

    超到4GHz/1.375V时，12V CPU接头的供电已经接近150瓦。12V的总输出也已经超过了20A，这些都远远超过了Phenom II X4 965。

● Core i7 950加压超到4.2GHz，功耗猛增

    Intel的LGA1366平台的定位更高一些，基于Henalem构架，我们选用相对廉价的Core i7 950进行测试。它有四核心，配备三通道DDR3内存控制器和QPI总线，LGA1366的PCIE控制器集成在北桥芯片中，而不是LGA1156那样在CPU中。

    Core i7-950默认频率3.07GHz，睿频技术可以提升到3.33GHz，支持超线程，每核心带有256KB二级缓存，所有核心共享8MB三级缓存。

Core i7 950 信息

    Core i7 950的默认电压时1.2V，这是我们最先看到的，北桥电压也较高1.2V，比之前的1.1V略高。热设计功耗130瓦，默认参数下满载，平台功耗都达到了190瓦。尽管功耗较大，它还是比较好超的，最终可以稳定在4.2GHz/1.4V，默认电压也可以超到3.8GHz。

超频信息

平台功耗变化

    LGA1366不但在默认参数下很耗电，超频时更加厉害，当超到4.2GHz/1.4V时比默认功耗上升了127瓦。

各路电流变化

    12V CPU接口输出的功率提升了一倍，由于集成的内存控制器要从主板取电，所以主板24PIN上5V电流也增加了，不过在3.8GHz/1.2V时12V CPU接口的负担并没有太大增加，这又一次说明了电压对功耗的影响。

● 最后我们总结一下这9款CPU超频后功耗增加的情况。

功耗对比

    如果按性能功耗比算，默电超频是非常好的的选择，但如果追求性能加了电压超频，那能耗比就是另一幅天地了。另外因为CPU超频而导致功耗增加，在Core i7 950身上，竟然涨了127瓦，对大多数主板来说供电悲剧了。<