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一、概述

整理最近关于CPU温度过热一些学习。目前总结影响CPU温度有如下几方面：

CPU自身产生的功耗。
热设计中CPU的散热能力。

CPU自身产生的功耗是给CPU芯片加温、热设计中CPU散热是给CPU降温，只有这两个能力相匹配或者散热能力大于功耗，CPU才不会过热。

二、CPU功耗

CPU产生的功耗主要来源主要有两大块：硬件设计的动态耗能、软件设计的指令耗能。

动态耗能

可以参考维基提供的公式。

CPU的功耗由：动态功耗、短路功耗、晶体管漏电流。后两个研究不深。主要看动态功耗。动态功耗的计算公式如下：

P：表示CPU的功耗

C：可以简单看成一个常量，它由制程和设计等因素决定。

V：代表CPU的电压。

f：代表主频。

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CPU的电压和主频可以在BIOS上高级电源管理配置上配置。可以参考《CPU state小结》

指令耗能

指令耗能目前没有找到一个可量化计算的公式，因为每个指令的操作的器件都不一样，一个指令要不要调度运算器、要不要访问外存、要不要回写、在不在L1 cache中都会带来不少区别。借用网上搜的一张图，流水线中各个阶段的功耗饼图如下：

指令耗能影响动态耗能

实际测试时，还发现一个现象：当CPU指令消耗比较大的时候，intel会动态提升CPU的主频。反之，会降低CPU的主频。这是BIOS上配置使能Intel EIST & Turbo boost技术导致。

SpeedStep（EIST）技术

SpeedStep技术，最早用于Pentium III Mobile处理器——一种笔记本所用的移动版CPU中，使CPU能在高、低两个确定的频率间切换，而且这种切换不是即时调整的，通常设置为当用电池时降为低频，而在用交流电源时恢复到高频（全速）。由于降为低频的同时也会降低电压和功耗，一方面CPU本身耗电量减少，另一方面发热量也会减少，这样还能缩减甚至完全避免使用风扇散热，进一步的节约了用电，因此能延长电池的使用时间；另一方面在用交流电的时候又能恢复为全速工作以获得最高性能。

SpeedStep 技术的升级版本 EIST 全名为Enhanced Intel SpeedStep Technology（增强型Intel SpeedStep技术），是Intel全新的节约能源技术，最早用于Pentium 4 M处理器上，同样也是一款笔记本所用的移动版CPU。出于和AMD台式机处理器中的Cool'n'Quiet技术竞争的目的，EIST 技术现在也推广到Intel较新的台式机处理器中，目前使用这一技术的Intel台式机和移动版CPU包括Core系列、Pentium D系统（不包括805、820、915）、Pentium M系列和超线程的Pentium 4系列（不包括5XX）。Intel Core 2及以后的Intel Core处理器，Pentium Dual-Core及以后的Pentium处理器均支援EIST。

与早期的 SpeedStep 技术不同的是，增强型 SpeedStep 技术可以动态调整CPU频率，当CPU使用率低下或接近零的时候动态降低CPU的倍率，令其工作频率下降，从而降低电压、功耗以及发热；而一旦监测到CPU使用率很高的时候，立即恢复到原始的速率工作。当然，对于移动版处理器，仍然可以设置在使用电池的时候永远不要调整到最高频率，而始终维持在次高或者最低频率工作。

EIST技术由操作系统执行CPU频率的调整，Windows XP及以上均提供支援，台式电脑可在BIOS中选择EIST技术的开启/关闭。来源：维基百科

Turbo Boost技术

Turbo Boost，就是加速技术，它通过分析当前CPU的负载情况，智能地关闭一些不在使用中的核心，把能源留给正在使用的核心，并使它们运行在更高的频率从而提升性能。

它基于Nehalem架构的电源管理技术，通过分析当前CPU的负载情况，智能地完全关闭一些用不上的核心，把能源留给正在使用的核心，并使它们运行在更高的频率，进一步提升性能。相反，需要多个核心时，动态开启相应的核心，智能调整频率。这样，在不影响CPU的TDP（热功耗设计）情况下，能把核心工作频率调得更高。来源：百度百科

需要注意，要使用Turbo boost模式的前提是EIST必须同时启动。

三、CPU散热

目前了解到的热设计中影响CPU散热能力主要有：散热片的散热能力、风扇的散热能力。

还有一些其他的，比方说散热硅胶等等，这方面不专业，只是找到一个帖子介绍这方面，记录一下，后续有需要再查看。

《散热器你会选吗？说“会”的人都该吃透这四个参数》、《科普讲堂—CPU散热器》

略微扫盲一下，之前为了排除是散热问题导致CPU过热，把主板+风扇从机箱里面扣出来，放在空调下面运行。这种做法应该是不对的。散热需要散热片+风扇配合。把主板+风扇从机箱里面扣出来，风扇不能窝风形成回路，影响流经散热片上的风速，会导致散热效果更差。

查询资料，做CPU的热设计时，需要保证散热能力大于等于TDP。

关于散热器+风扇的散热能力，可以通过热仿真计算出来，参见《热仿真基本原理》

热设计功耗(英语:Thermal Design Power，缩写TDP，又译散热设计功率)的含义是当芯片达到最大负荷的时候(单位为瓦)热量释放的指标，是计算机的冷却系统必须有能力驱散热量的最大限度，但不是芯片实际释放热量的功率。

TDP是CPU电流热效应以及CPU工作时产生的单位时间热量。TDP功耗通常作为计算机(台式)主板设计、笔记本计算机散热系统设计、大型机散热设计等散热／降耗设计的重要参考指针。TDP越大，表明CPU在工作时会产生的单位时间热量越大。对于散热系统来说，需要将TDP作为散热能力设计的最低标准，也就是散热系统至少要能散出TDP数值所表示的单位时间热量。例如，一个笔记本电脑的CPU散热系统可能被设计为20W TDP，这代表了它可以消散20W的热功率（可能是通过主动式散热手段如使用风扇，或是被动式散热手段如热管散热）而不超出芯片的最大结温。

TDP一旦确定，就确保了计算机在不超出热维护的情况下有能力运行程序，而不需要安装一个“强悍”，同时多花费添置没有什么额外效果的散热系统。

intel CPU的TDP可以去intel官网《Intel® Core™ i7-4790 Processor》查询。