PC硬件功耗知多少？專業(yè)功耗儀告訴你
泡泡網(wǎng)主板頻道8月9日 隨著芯片制造工藝的發(fā)展，電腦的功耗不斷下降，但另一方面我們也看到了電源功率的節(jié)節(jié)攀升，動(dòng)輒1000W的電源已經(jīng)晃瞎了我們的雙眼，常規(guī)的功率計(jì)算方法動(dòng)輒就將電腦的各部件功耗相加，得出一個(gè)超出很高的數(shù)字，電腦的功耗真有那么高嗎？
事實(shí)上電腦的實(shí)際功耗與電源的瓦數(shù)沒(méi)有直接關(guān)系，也不是電腦配件功耗之和這么簡(jiǎn)單。那具體應(yīng)該怎么算呢？我們首先來(lái)了解一些關(guān)于電腦功耗方面的誤區(qū)：
1.電腦的功率≠電源瓦數(shù)：
電源的瓦數(shù)是指電源輸出端（對(duì)機(jī)箱內(nèi)部所有電腦配件）所能提供的額定功率。由于在用料方面會(huì)有冗余設(shè)計(jì)，電源可以在超出額定功率的時(shí)候也能穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間，但并不建議長(zhǎng)期使用。一些不良品牌會(huì)把最大功率當(dāng)作額定功率標(biāo)示，這是不負(fù)責(zé)任的做法，好在目前大品牌的電源都在實(shí)標(biāo)額定功率。
電源也會(huì)消耗一部分電能，不同電源的轉(zhuǎn)換效率并不相同，轉(zhuǎn)換效率越高，電源的耗電量越少。比如一款通過(guò)80Plus認(rèn)證的額定400W電源，轉(zhuǎn)換效率為85%，那么它在輸出400W功率的時(shí)候，輸入端（插線板處）的功率是470W，這就是我們通過(guò)插頭功耗儀測(cè)出來(lái)的數(shù)值，要比額定功率大，這很正常。
電源的瓦數(shù)，并不等于電腦的實(shí)際功耗，就如同前面所說(shuō)，當(dāng)機(jī)箱內(nèi)部配件需要消耗400W功率時(shí)，其實(shí)整機(jī)的功率是470W，電源要額外消耗掉70W。此外，很多時(shí)候機(jī)箱內(nèi)部配件的功耗不會(huì)一直都那么高。
2.電源瓦數(shù)越大越費(fèi)電？
答案是否定的。電源自身的耗電量與轉(zhuǎn)換效率及負(fù)載有關(guān)，轉(zhuǎn)換效率越高耗電量越少，一般來(lái)說(shuō)大功率電源都比較高端，會(huì)通過(guò)嚴(yán)酷的80Plus金牌/鉑金牌甚至鈦金認(rèn)證，轉(zhuǎn)換效率會(huì)更高，所以耗電量越少。但這也并非絕對(duì)，如今中等功率的鉑金牌電源也越來(lái)越多了，這種電源的轉(zhuǎn)換效率會(huì)比一般的大功率電源更高更省電。所以想要知道誰(shuí)更省電，首先比轉(zhuǎn)換效率。
另一方面電源的轉(zhuǎn)換效率也不是恒定的，一般在中等負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)換效率最高，假如電腦配件的總功率是500W，此時(shí)用1000W的電源就會(huì)比500W電源省電。
3.TDP≠功率：
TDP的英文全稱是“Thermal Design Power”，直譯為“散熱設(shè)計(jì)功率”。TDP是芯片廠商提供給電腦OEM廠商、散熱器/風(fēng)扇/機(jī)箱廠商等進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)參考的，主要應(yīng)用于CPU和GPU，TDP數(shù)值的相當(dāng)于CPU/GPU 100%滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱功率（可以把處理器想象成熱得快），散熱系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證在處理器發(fā)熱最大的情況下，溫度依然處于設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。
所以說(shuō)，CPU和GPU在正常情況下（不加電壓、不超頻時(shí)），其功耗絕對(duì)不會(huì)超過(guò)TDP。根據(jù)CPU和GPU負(fù)載的不同，實(shí)際功耗可能會(huì)接近于TDP（游戲時(shí)GPU近乎滿載、數(shù)據(jù)處理時(shí)CPU近乎滿載）、也可能會(huì)遠(yuǎn)低于TDP（上網(wǎng)、辦公、待機(jī)時(shí)）。
簡(jiǎn)單的把所有配件的TDP加在一起的話，這個(gè)數(shù)值更不可能達(dá)到，因?yàn)殡娔X所有配件的功率幾乎不可能同時(shí)達(dá)到最大。
4.如何測(cè)試電腦功率？
前面提到過(guò)，一般的評(píng)測(cè)都是通過(guò)插頭功耗儀測(cè)試出電源220V輸入端的功率，這就是電腦主機(jī)（不包括顯示器）的總功率。這種設(shè)備無(wú)法單獨(dú)測(cè)試主機(jī)內(nèi)部配件的功率，想知道CPU和顯卡哪個(gè)更費(fèi)電，你只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)猜。
好在我們通過(guò)中國(guó)計(jì)量科學(xué)院，獲得了一套非常專業(yè)的設(shè)備，通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)，“截獲”了電腦內(nèi)部所有配件的供電線，從而計(jì)算出了每個(gè)配件單獨(dú)消耗的功率，那么在不同應(yīng)用環(huán)境下，電腦內(nèi)部什么配件最耗電呢？一起來(lái)看一看吧！
這套設(shè)備名叫“PPAS精確功耗采集系統(tǒng)”，由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制，產(chǎn)品體積小巧，易于攜帶，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可精確到0.001W。
PPAS精確功耗采集系統(tǒng)的顯示屏，可以實(shí)時(shí)顯示配件功率
電腦主機(jī)內(nèi)部的配件，無(wú)外乎CPU、主板、顯卡、硬盤、風(fēng)扇這些，PPAS精確功耗采集系統(tǒng)就通過(guò)幾個(gè)組件，將這些關(guān)鍵配件的耗電量全面監(jiān)控。
上圖為PPAS精確功耗采集系統(tǒng)的“CPU/主板/風(fēng)扇/硬盤”功耗采集電路板，電源通過(guò)24Pin輸出給主板的各路電壓電流、通過(guò)8Pin輸出給CPU的電壓電流、通過(guò)SATA供電接口輸出給硬盤的電壓電流、通過(guò)3Pin輸出給風(fēng)扇的電壓電流，都被這套系統(tǒng)所“截獲”，通過(guò)定制的處理器計(jì)算出實(shí)時(shí)功率數(shù)值。
PPAS精確功耗采集系統(tǒng)的顯卡PCIE供電分析裝置
PPAS精確功耗采集系統(tǒng)的顯卡功耗采集電路板
與CPU單獨(dú)依靠4Pin/8Pin供電不同，顯卡除了用外接的6Pin/8Pin供電外，PCI-E插槽也會(huì)提供一些電流，所以想要獲得顯卡的真實(shí)功率，這部分的供電也需要“截獲”。上圖中通過(guò)24Pin獲得顯卡PCI-E接口部分的供電，6Pin/8Pin供電可以直接從電源輸出口獲得，加起來(lái)就是總功率了。當(dāng)然，顯卡外接供電和PCI-E供電各占多少百分比，這套設(shè)備都可以分析出來(lái)。
這塊電路板是PPAS精確功耗采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，通過(guò)前面兩塊電路板獲得的CPU、主板、顯卡的電壓電流數(shù)據(jù)，都通過(guò)USB接口匯集到這里，然后輸出到顯示屏和電腦中。
隨便找一臺(tái)電腦，安裝一個(gè)小工具軟件，通過(guò)PPAS精確功耗采集系統(tǒng)，就可以獲得非常詳細(xì)的Excel數(shù)據(jù)，對(duì)硬件的功率消耗情況進(jìn)行分析。
圖為PPAS精確功耗采集系統(tǒng)全部安裝完畢后的最終效果圖，由于需要采集的數(shù)據(jù)類目較多，所以各種接線顯得很亂，不過(guò)無(wú)所謂，相信大家需要的是精確的結(jié)果，過(guò)程是無(wú)所謂的。
如果您對(duì)這套PPAS精確功耗采集系統(tǒng)感興趣的話，可以訪問(wèn)中國(guó)計(jì)量科學(xué)院官方網(wǎng)站，獲得更詳細(xì)的資料。http://www.zgjljs.com/info.asp?id=222
測(cè)試平臺(tái)（Core i7 4770K + Intel Z87 + Radeon HD 7970 GHz）
借助功耗測(cè)量工具我們可以獲得PC主要部件的實(shí)時(shí)功耗信息，測(cè)試平臺(tái)我們選擇了Intel最新的Z87+Core i7 4770K的組合，主板來(lái)自微星的Z87 XPOWER，配備的顯卡為AMD公版Radeon HD 7970 GHz。
存儲(chǔ)方面除了流行的SSD--影馳Thunder GT 128，我們也選擇了一塊3TB 7200RPM 3.5吋機(jī)械硬盤，而內(nèi)存方面則為主流的雙通道8GB DDR3 2133，電源來(lái)自Antec HCP-1000，通過(guò)了80Plus鉑金認(rèn)證。
平臺(tái)待機(jī)功耗表現(xiàn)
首先來(lái)看一下待機(jī)功耗的表現(xiàn)，啟動(dòng)到系統(tǒng)后，不加載任何軟件，待系統(tǒng)閑置10分鐘后開(kāi)始記錄平臺(tái)的平均功耗，記錄時(shí)長(zhǎng)為5分鐘。
待機(jī)狀態(tài)下出乎我們的意料，主板以37.457W功耗成為PC最大功耗部件（當(dāng)然主板的功耗也包括插在上面的內(nèi)存），而其次是CPU和顯卡，Core i7 4770K待機(jī)功耗為15.333W，Radeon HD 7970 GHz則為8.802W，另外CPU風(fēng)扇葉耗費(fèi)了3.537W的功耗。
值得注意的是Radeon HD 7970 GHz使用的渦輪風(fēng)扇功耗也不容忽視，在進(jìn)一步讓風(fēng)扇停轉(zhuǎn)后，Radeon HD 7970 GHz只有3.5W左右的功耗，而這之間的5W功耗差值就是由渦輪風(fēng)扇產(chǎn)生。
CPU滿載功耗
CPU滿載我們使用了Lynx 0.6.3負(fù)載測(cè)試工具，記錄時(shí)長(zhǎng)為1分鐘，Core i7 4770K滿載平均功耗達(dá)到69.794W，值得注意的是主板的功耗也略微提升至32.622W。4770K的TDP是84W，實(shí)測(cè)滿載功耗沒(méi)有超過(guò)這個(gè)數(shù)值。
GPU滿載功耗
GPU滿載使用了Furmark工具，記錄時(shí)長(zhǎng)也為1分鐘，最終Radeon HD 7970 GHz滿載平均功耗達(dá)到200.837W，而主板的功耗也得到大幅度提升，為51.879W。HD7970 GHz的TDP是250W，我們實(shí)測(cè)滿載功耗同樣沒(méi)有超過(guò)TDP。
基于Radeon HD 7970 GHz顯卡在上面的停轉(zhuǎn)功耗表現(xiàn)，測(cè)試又列出了待機(jī)環(huán)境下25%、50%和100%轉(zhuǎn)速下的功耗表現(xiàn)。
實(shí)際測(cè)試不難發(fā)現(xiàn)，渦輪風(fēng)扇滿載功耗不容忽視，100%狀態(tài)下約有22W左右的功耗（25.216-3.576=21.64）。
SSD和HDD滿載功耗
SSD和HDD早已經(jīng)不是PC的耗電大戶，實(shí)測(cè)影馳Thunder GT 128待機(jī)和滿載分別只有0.376W和1.167W，而HDD的功耗還是不容忽視的，雖然待機(jī)只有約1.149W，但是滿載卻有7.752W，值得注意的是如果HDD做系統(tǒng)盤，不進(jìn)入休眠狀態(tài)，3.5吋硬盤正常運(yùn)轉(zhuǎn)也有6W多的功耗。
平臺(tái)關(guān)機(jī)狀態(tài)功耗
最后一項(xiàng)測(cè)試可能會(huì)被很多用戶忽視，PC在關(guān)機(jī)狀態(tài)下也有功率消耗的，而這些功耗99%來(lái)自主板，這主要是主板為了維持5V供電狀態(tài)和預(yù)開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備，功率約在3W左右，另外有些鼠標(biāo)和鍵盤也會(huì)在關(guān)機(jī)狀態(tài)處于工作狀態(tài)，帶來(lái)一定的功率消耗。
全文總結(jié)：
由于測(cè)試設(shè)備和時(shí)間的限制，測(cè)試并沒(méi)有將目前主流的PC硬件功耗做一個(gè)詳細(xì)的測(cè)試（后續(xù)有分類的功耗測(cè)試），而是選擇了一套典型平臺(tái)作為參考。
從一系列的待機(jī)和滿載功耗表現(xiàn)不難看出，CPU和顯卡依然是PC的兩大耗電大戶，而CPU由于工藝進(jìn)步和性能趨于飽和，目前可以很好的控制在100W以下，倒是顯卡為了追求性能，動(dòng)輒200W+的水準(zhǔn)，當(dāng)然主流顯卡依然集中在100W左右的水平，也就是1個(gè)6pin PCI-E輔助供電的產(chǎn)品。需要注意的是雖然顯卡滿載功耗非常高，但是待機(jī)控制還是非常不錯(cuò)的，最低3W的功率足以讓主板甚至是HDD汗顏，所以除了游戲時(shí)間，整個(gè)PC的功耗還是控制在很低的水平。
至于CPU風(fēng)扇和硬盤功耗則非常低，一些平臺(tái)這些加載一起都不足10W，而SSD相比HDD的優(yōu)勢(shì)也非常明顯，滿載僅1W的功耗相對(duì)于整臺(tái)PC微不足道。CPU風(fēng)扇的功耗也比較低，待機(jī)和滿載差別并不是很大，當(dāng)然轉(zhuǎn)速不是非常高的情況下，基本都在5W以下，也就是12V-0.4A的規(guī)格。
稍微需要注意的是顯卡風(fēng)扇由于要面對(duì)顯卡巨大的發(fā)熱量，功耗比CPU風(fēng)扇高出數(shù)倍，特別是渦輪風(fēng)扇?！?
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