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最近在工作中，有时会遇到解释CPU Turbo频率，以及温度和功耗控制的问题。我发现有的同行朋友在这块的认识存在一些误区，倒不是说技术原理上有多难，可能是因为对Intel这几年CPU的性能/热设计了解的还不够吧。
正好我在散热领域还有些粗浅的经验，测试工作中也有一定的积累。所以就整理了2个图表，顺便讲解一下分享出来，也欢迎读者朋友们点评指正。
短时Turbo散热设计策略
首先我评估了4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
下表中，我拟定了A/B/C三款对比机型，可能是来源于真实的某个或某一类产品，但又不希望对号入座。同时我还假设大家配置相同的CPU（如：Core i7-10700或11700）以及散热器硬件。
注：图表中的评分1-3，数字越大代表在该项目上表现越好。
首先，A机型属于典型商用机的静音散热策略，同时遵循Intel PL1、PL2功耗设计。比如65W TDP（热设计功耗，通常等于PL1）的i7-11700，短时Turbo自动超频的功耗可达200W以上，接近PL2规范。
关于Power 和2的定义可参考下表：
在短时Turbo阶段，A机型的CPU散热器风扇转速不会立即提到很高。如果是持续的全核压测，会达到或接近100℃，触发CPU自身的频率节流机制。在这里我想解释3点：
Tips 1、100℃这个规格来自哪里？
上图引用自：
在去年写的《Xeon CPU跑到90℃了：为什么风扇转速还不提高？》中，我介绍过T 这个温度值。指的是来自CPU内部传感器的核心温度读数，比金属顶盖的表面温度要高。
Tips 2、达到或者接近100℃、触发需要担心吗？
我们用一些软件看到的也是这个温度，还有些朋友觉得8-90℃已经很高了，其实早在十几年前的笔记本CPU就支持100℃最高温度。只是当年功耗/频率控制技术还没有今天这么成熟，所以大家习惯认为就是降频保护。当然今天仍然是为了避免过热的保护机制，只不过已经成为常规散热控制动作中的一部分了。
上图点开后可放大，引用自：
Tips 3、全核Turbo频率跑到多少合理？
如下表，-11700的基础频率为2.5GHz，最大Turbo Boost 3.0频率为4.9GHz（这个是指单核）。Intel官方似乎没有像Xeon服务器CPU那样，公布一个明确的全核Turbo频率。当然从实测情况来看，如果散热上能一直控制住温度，在PL2功耗时限（Intel默认28/56秒）内可以跑到较高的全核频率。
扩展阅读：《推荐一款Linux下监控CPU温度、频率、功耗的工具：s-tui》
而一旦运行到65W的PL1平稳状态，全核频率就不可能再那么高了，一般来说i7-10700不低于2.5GHz就是正常的。如果您在压测时跑AVX-512浮点计算，或者同时跑集成显卡的测试，有些情况下低于基础频率一点也是正常的。这种“功耗墙”的情况，在15W TDP的笔记本CPU上出现的更多。
相比之下，的i7-基础频率3.6GHz就高出不少。如果是长时间全核满载计算或者渲染类的应用，常规情况下（没有人工超频）肯定是比11700要好很多。
让我们回来看A机型的后续动作：当发生之后，CPU风扇会晚一点做适当加速。随着CPU逐渐降到65W PL1功耗，风扇转速又会降低到比较静音，因为只需要维持合理温度即可——如果此时我们看到CPU内核80℃左右也属于正常。
简单总结，在短时Turbo阶段，A机型的特点就是静音设计好、峰值功耗/性能基本满额设计，而Turbo（特别是功耗偏高的Turbo）时间相对不长，温度控制合格（在该项目上1分定义为合格）。
这里我还想加一个Tips4：CPU风扇能否做到瞬间（如秒级）响应CPU的温度变化？
表面上看这样做能有效抑制高温，不过从噪声控制的效果来看，短时Turbo长度和是否维持在较高的功耗对商用PC、工作站来说不是太重要。首先单线程应用一个CPU核心Turbo到最高时，功耗一般还在TDP范围内；如果每次出现几秒的全核满载，CPU风扇就“呼”地一下高速运转，通常也没这个必要。
而服务器等数据中心设备则考虑不同，Xeon 中高端型号本身TDP就比桌面CPU功耗高，在较高密度的1U/2U机箱内，风道前后还有其它配件。这种情况下，为了满足跑到TDP而温度又不超标的基础条件，风冷散热就不太可能像桌面PC那样静音了。（本文暂不讨论液冷）
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