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Calculez la puissance absorbée par votre processeur.


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Calculez la puissance absorbée par votre processeur.

Vous êtes souvent nombreux à vous poser la question de savoir comment calculer la puissance absorbée, et donc à dissiper de votre processeur (CPU) que ce soit à fréquence d’origine ou même lorsqu'il est overclocké.



Voici donc la réponse et la solution…

En fait, la puissance annoncée TDP (Thermal Design Power) de votre processeur est celle absorbée et logiquement dissipée ensuite en chaleur. Cependant, chaque puce d’une série de processeurs a sa propre dissipation, en fonction du vcore qui lui est appliqué, car sa fabrication n’est pas identique tout au long de la série, certaines de ces puces étant plus aptes à fonctionner avec un vcore bas alors que d’autres doivent avoir un vcore plus conséquent. C’est ce qui est appelé le VID, qui est la tension nominale d’un CPU lui permettant de fonctionner normalement avec une petite marge de sécurité, et qui est propre à chaque processeur, marge tenant également en compte un possible refroidissement minimal dans des conditions plus difficiles comme une tour mal ventilée, un système de refroidissement (ventirad) poussiéreux, des composants comme une carte graphique qui rajoute encore de la chaleur à dissiper…

Pour pallier à ces inconvénients, chaque fondeur augmente donc naturellement le vcore appliqué à chaque puce afin qu’elle ne devienne pas instable à un moment donné !

Ainsi pour exemple, les puces fabriquées pour obtenir les séries FX d’AMD sont triées en fonction de ce VID, puis classées pour donner différentes séries en fonction de leur propension à monter facilement ou non en fréquence (Il en va de même pour les puces du fondeur Intel). De même, le TDP est mesuré de telle manière qu’il ne dépasse pas celui donné par le fondeur, ce qui veut dire que pour les meilleures puces, il peut être inférieur à ce dernier, et même bien en dessous de cette limite d’enveloppe thermique !

Les premiers processeurs FX-81XX par exemple en 8 cœurs, démarrent avec le FX-8100, puis le FX-8120, puis les FX-8150. Dans la série des FX-83XX, les deux références de base sont les FX-8320 suivis des FX-8350. Les exemples de fréquences et de TDP sont donnés dans le tableau ci-dessous.

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Avec l’amélioration de la gravure, certains de ces processeurs se sont retrouvés avec un VID très bas leur permettant ainsi de fonctionner à des fréquences plus hautes, mais en ayant bien sûr un TDP plus élevé de 220W au lieu des 125W ou 95W annoncés pour les autres puces de la famille, comme les derniers FX-9370 et FX-9590.

Là encore, le TDP dépend de la fréquence du processeur, mais également de sa tension vcore appliquée pour son fonctionnement normal. Lors du fonctionnement du Turbo core, seuls quelques cores sont plus poussés dans des fréquences plus hautes avec un vcore plus important, leur permettant de rester stables et dans l’enveloppe thermique TDP annoncée.

De ce fait, certaines puces pourraient fonctionner plus haut, mais avec un TDP qui dépasserait alors celui défini initialement par le fondeur, ce qui explique que certains se lancent dans l’overclocking pour obtenir des performances équivalentes à la série supérieure, tout en payant au départ moins cher et en économisant quelques sous. Pour exemple certains FX-8320 qui pour 4000MHz devraient avoir un VID (vcore) plus important que la normale et donc sont reclassés dans cette série, ne pouvant pas être classés en FX-8350 car leur TDP serait alors largement dépassé !

Ceci étant, à ce moment, le fait d’overclocker va faire que la puce va consommer bien plus, et la carte mère va devenir très importante, car devra alors comporter un minimum de phases d’alimentation pour bien faire fonctionner le processeur overclocké et ne pas griller la carte !



Mais comment est calculé le TDP d’un processeur ?

Attention : ces calculs ne sont faits que sur la base de formules empiriques et donnent donc des résultats de valeurs assez approchants de la réalité. Pour obtenir des résultats fiables, il faudrait utiliser des formules bien plus complexes et en plus grand nombre, mais l’objectif premier est de donner ici des valeurs assez concrètes, et surtout pour aider le néophyte ou même l’assidu à calculer la consommation ou le TDP d’un processeur overclocké et savoir si son système de refroidissement et sa carte mère pourront supporter l'excédent de puissance à dissiper !

En fait, sa dissipation thermique d'un processeur dépend de plusieurs facteurs, à savoir sa fréquence de fonctionnement, la tension appliquée pour obtenir sa stabilité à cette fréquence, mais également de ce que l’on appelle sa résistance interne, en quelque sorte celle qui fait que l’énergie électrique est transformée en chaleur. En général, cette résistance est à peu près égale aux différents processeurs, et tourne en général à une valeur très proche pour bon nombre d’entre eux, mais peut dans certains cas être un peu plus élevée ou moins élevée en fonction de la gravure et du matériau utilisé (cuivre ou aluminium).

Pour exemple, sur les FX, cette dernière tourne aux environs de 60 ohms, ce qui nous permettra de donner un exemple de calcul de TDP.

Afin de vous permettre de calculer la résistance interne moyenne d’un processeur, il suffit d’utiliser la formule :


  • P (TDP maximum de la puce)= (vcore appliquée à la puce au carré) / R (Résistance interne du processeur en ohms).

Ainsi par exemple pour un FX-8350 avec un TDP de 125W et un vcore de 1.4V à 4000MHz, on obtient R en faisant R = P / (1.4)² ou encore R = 125 / 1.96 = 63.77 ohms.

Bien évidemment, c’est un calcul théorique, et sachant que certaines puces peuvent fonctionner à cette fréquence avec seulement 1.32V ou avec une tension pouvant aller pour les plus difficiles jusqu’à 1.45V, on pourrait refaire le calcul et tomber sur les résistances internes de 71.7 ohms et 59,45 ohms.

Prenons donc une valeur correspondant logiquement aux puces qui vont être à la limite du TDP de 125W, et donc avec une résistance interne de 60 ohms.

Dans le cas d’une puce qui a propension à monter en fréquence avec seulement 1.32V de vcore, son TDP serait alors proche des 106 à 110W réels à dissiper, alors qu’une puce plus difficile, avec un vcore de 1.45V, son TDP serait de 126W, donc à la limite du TDP de fondeur.

Passons maintenant à la formule qui va permettre de calculer la puissance à dissiper réelle en fonction de la fréquence du processeur, du vcore et de la résistance interne :


  • P (Puissance en Watts) = F (fréquence en MHz) * (Tension appliquée à la puce en Volts au carré) / R (Résistance interne du CPU)

Reprenons le cas du FX-8350 avec 1.32V de vcore et 4000MHz de fréquence de fonctionnement normal :


  • P = 4000 * 1.32² /R
  • P = 4000 * 1.7424 / 60
  • P = 116,16W à dissiper par le système de refroidissement !

Dans le cas inverse avec le FX-8350 montant plus difficilement en fréquence avec un vcore de 1.45V :


  • P = 4000 * 1.45² / 60
  • P = 4000 * 2.1025 / 60
  • P = 140,16W à dissiper, ce qui reste gérable par rapport au système de refroidissement fourni généralement avec le processeur. Rappelons néanmoins que ces puissances calculées sont approchées et liées à une évaluation d’une résistance interne du processeur basée sur une valeur théorique de 60 ohms.

Ceci étant, dès lors qu’un processeur est overclocké, il faut lui appliquer la formule suivante :


  • OC TDP = TDP * (fréquence OC/fréquence origine) * (vcore OC/vcore origine)²

Il est donc facile de comprendre qu’à ce niveau, dès lors qu’un overclocking est appliqué, c’est la tension appliquée au carré qui devient bien plus importante que la fréquence, et donc influe sur le TDP final du processeur.

Prenons un exemple concret : ma configuration à base de FX-8350 sur une Crosshair IV Formula, bios 3029, refroidi par un be quiet! Dark Rock Pro C1, capable de dissiper jusqu’à 220W de puissance.

Affublé d’un VID de 1.3875V et un vcore réel de 1.29V à 4000MHz, son TDP est de :


  • P TDP = 4000 * 1.29² / 60 = 110.94W (en considérant bien sûr que sa résistance interne est bien de 60 ohms)

Les mesures faites en pleine charge du processeur à cette fréquence de 4000MHz font apparaître une consommation globale de 278W à la prise, ce qui donnerait avec un rendement d’environ 90% de l’alimentation, une puissance réelle absorbée de 250W. En soustrayant les 111W du processeur, on obtient alors le reste de la consommation qui s’établit à 250 – 111 = 139W (carte mère, ventirad, SSD, disques durs, carte graphique, ventilateurs, …).

Une fois overclocké à 4400MHz avec un vcore augmenté de + 0.0125V dans le bios par rapport au VID, et donc de 1.4V à 1.42V réels, sa consommation globale mesurée est alors de 330W à la prise et donc environ de 297W réels consommés par la configuration.

Une fois les 139W enlevés du fonctionnement de la configuration normale, il reste alors 158W pour le processeur, ce qui dépasse largement les 125W de TDP moyens annoncés pour 4000MHz. Une petite partie de cette puissance est alors aussi dissipée par l’étage d’alimentation qui est obligé de fournir plus d’énergie électrique au processeur.

Par calcul, on obtient :


  • OC TDP = TDP * (fréquence OC/fréquence origine) * (vcore OC/vcore origine)²
  • OC TDP = 111 * (4400/4000) * (1.42/1.29)²
  • OC TDP = 111 * 1.1 * 1.212
  • OC TDP = 147,98W

Si on utilise la formule avec la résistance interne, on obtient :


  • 4400 * 1.42² / 60 = 147.87W (toujours si la résistance théorique interne est de 60 ohms), ce qui est très proche du premier calcul. Bien évidemment, si la valeur de la résistance interne est différente, les calculs vont alors aussi être modifiés et revus soit à la hausse, soit à la baisse. Le processeur consomme alors dans cette configuration déjà environ 40W de plus que lors de son fonctionnement à 4000MHz !

Passons maintenant à 4650MHz, avec un vcore de 1.52V :


  • 4650 * 1.52² / 60 = 179W

Encore 30W de plus !

Si l’on considère par exemple un test du FX-9590 qui a besoin de 1.525V pour 4700MHz puis 1.5375V pour 5000MHz, les calculs nous ramènent à des puissances à dissiper de plus de 180W et pouvant monter jusqu’à environ 200W (197W) ! Bien évidemment, en fonction des différents FX-9590, certains ont besoin de 1.55V de vcore, et là leur puissance monte à plus de 200W, d’où le TDP annoncé à 220W.

La formule utilisée ici reste quelque peu empirique, car la résistance interne de chaque processeur peut varier quelque peu, cependant, elle est tout de même très proche de la réalité, ce qui laisse une valeur à partir de laquelle tout overclocker peut se fier pour savoir si son étage d’alimentation ou tout simplement son alimentation sera en mesure de suivre l’overclocking du processeur sans risquer de griller quoi que ce soit.

Néanmoins, il y a un paramètre à ne surtout pas oublier, c'est celui du fait qu'en montant plus le vcore, le processeur va chauffer plus, et dans ce cas, sa résistance interne va diminuer, ce qui va indéniablement faire grimper le TDP final, car cela reste un calcul théorique, il faudra ensuite voir au cas par cas en fonction du refroidissement appliqué !



Quelques points à soigner avant tout overclocking poussé ou avec un processeur à fort TDP :

Ensuite, certains points sont à soigner, à savoir le refroidissement du processeur, qui a ses limites en fonction de sa série et du fondeur (évitez les refroidissements à eau tout-en-un ou les refroidissements à air en dessous des 60, voire 70 euros), puis la carte mère qui doit pouvoir avoir un maximum de phases d’alimentation (évitez les cartes d’entrée de gamme ou de gamme intermédiaire), afin de pouvoir répondre à la demande de puissance nécessaire, enfin l’alimentation elle-même qui doit impérativement être de qualité (là encore, évitez les alimentations no name ou de marques peu recommandables) !

Voilà, vous savez maintenant comment évaluer la consommation de votre processeur à partir du TDP donné, et le transposer à un overclocking, en sachant quelle puissance il vous faudra alors appliquer, et tous les petits conseils qui vont avec !


Attention au refroidissement du processeur et au nombre de phases d'alimentation de la carte mère !

Attention néanmoins, car avec le dégagement de chaleur, la résistance interne du processeur a tendance à diminuer, et de fait le TDP augmente proportionnellement, expliquant pourquoi un refroidissement soigné peut permettre plus de stabilité, avec une augmentation possible de la fréquence finale, tout en conservant un même vcore, voire même parfois en le diminuant légèrement !

Ainsi, le calcul change en présence d'une chaleur intense, et la résistance interne peut vite dégringoler pour voir le TDP final s'envoler vers des valeurs très importantes, bien plus qu'avec les quelques exemples vus plus haut !

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  • Auteur : jeannot61
  • Nombre d'affichages de cette page : 15633
  • Publié le : 15/09/2013 à 18h14

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Vos commentaires

jeannot61 Le 03/10/2013 à 19h43
Merci :wink:
laurent Le 02/10/2013 à 23h00
Génial Jeannot :)
jeannot61 Le 16/09/2013 à 07h59
Merci :wink:
hawk.75 Le 16/09/2013 à 07h44
Super ton article :)
ariéhm Le 15/09/2013 à 20h15
ça va encore je trouve....(je suis dans le TDP max autorisé par Asus pour la CrosshairV z et ce, pour les FX9... et @ 5150 GHz!! ....)
ariéhm Le 15/09/2013 à 20h10
Seulement ...... :smile:
jeannot61 Le 15/09/2013 à 20h02
Et pour tes benchs@ 5150 GHz et 1.60 de Vcore, c'est du 220W ! :wink:
jeannot61 Le 15/09/2013 à 20h00
Environ 185W :wink:
jeannot61 Le 15/09/2013 à 19h58
Si tu le veux, je le fais :wink:
jeannot61 Le 15/09/2013 à 19h56
Si tu le veux, je le fais :wink:
ariéhm Le 15/09/2013 à 19h49
Superbe Jeannot....Mais je n'oserais jamais calculer mon TDP Max avec mon FX 8350 @ 4850MHz et 1.51 V de Vcore....Heureusement bien refroidi par mon gros watercooling (Ceci-dis, avec ma Crosshair z j'ai de quoi voir venir...) je pense :smile: