Recientemente, en la comunidad del hardware, ha surgido una duda que se ha extendido con gran rapidez. Con la buena intención de resolver esta duda, muchos medios del sector y personalidades influyentes han hablado sobre el tema. Sin embargo y por desgracia, el desempeño de estos, en algunos casos, ha dejado mucho que desear y no han hecho más que empeorar la situación. Demostrando en muchos casos que estos simplemente se han limitado a leer la primera entrada que aparece en el buscador de internet, y sin contrastar esta información o ponerla en contexto, se han dedicado a divulgar y opinar sobre este tema con toda la seguridad del mundo. Dando lugar a escenarios realmente esperpénticos como en el que nos encontramos actualmente.
El tema que hoy nos ocupa, no es nada más y nada menos que el gran revuelo que se ha armado entorno a las CPUs y el por qué en vez de revelarse el consumo de estas, las marcas muestran su TDP. Si realmente tienes prisa o solo te interesa la conclusión, (alerta de spoiler) el TDP en prácticamente la totalidad de CPUs, como en otras unidades de procesamiento actuales, véase GPUs, es equivalente al consumo de estas. Esta equivalencia es debida al propio funcionamiento de estos procesadores, como explicaremos a continuación.
Con el fin de fundamentar todo esto, es necesario dejar bien claro algunos conceptos físicos sencillos, así como otros más complejos sobre electrónica. Así que preparad las palomitas y agarraos fuerte que llegan curvas, ah, y no os olvidéis de vuestra toalla.
Potencia, que es, usos y como se mide
La potencia en vatios (W) como muy bien nos define la Wikipedia, es la cantidad de trabajo, medido en unidades de energía, que realiza una entidad por unidad de tiempo. También puede asociarse al tiempo que se necesita para finalizar una acción que requiere de una determinada cantidad de energía. Por lo tanto, es posible afirmar que la potencia resulta igual a la energía necesaria para una acción, expresada en julios (J), dividida por el tiempo utilizado para finalizar esta, medido en segundos (s).
Es importante destacar que en la realidad esta definición concuerda más con la potencia efectiva. Esto es debido a que en la mayoría de las ocasiones se realizan perdidas de energía por el camino. Estas perdidas pueden ser en forma de calor, las cuales es necesario disipar en determinados casos para un correcto funcionamiento del sistema. Por lo tanto para calcular la potencia consumida es necesario sumar la potencia efectiva más la energía por segundo (también potencia) que se disipa por las pérdidas. En electricidad la potencia también se calcula como el resultante de multiplicar la diferencia de potencial, expresada en voltios (V), por la intensidad de corriente medida en amperios (A).
Como dato interesante existen más unidades de potencia, a parte los vatios. Entre las más conocidas, también encontramos el caballo de potencia (CV), muy utilizado para medir la potencia de motores mayormente enfocados al transporte. Un caballo de vapor equivale a algo más de 735 vatios por tanto si tu PC consume esta potencia podría decirse que este tiene un caballo de potencia.
La resistencia eléctrica y el efecto Joule
La resistencia eléctrica se define como la oposición que ejerce un conductor cuando este es atravesado por un flujo eléctrico, y esta se mide en ohmios (Ω). Pese a que entendemos a los conductores como materiales que permiten la libre circulación de la corriente eléctrica. En condiciones normales, todo material se opone a el paso de corriente en mayor o menor medida. El valor de esta resistencia depende de la longitud del conductor, el material del cual está compuesto y el área de la sección de este. Por lo tanto cuanto menor sea la sección del conductor y mayor sea su longitud, mayor será la resistencia de este.
A consecuencia de esta resistencia, parte de la energía transportada se pierde con el fin de vencer está oposición y se disipa en forma de calor. Esta perdida de energía se conoce como el efecto Joule, y es el principio que calienta nuestras estufas eléctricas, vitrocerámicas y calentadores. Pero también es el responsable que que nuestros componentes eléctricos se sobrecalienten cuando no son refrigerados correctamente.
El transistor eléctrico, ese pequeño ingenio que gobierna nuestros ordenadores
Este componente esta compuesto, en su version mas sencilla, por tres capas de material semiconductor formando uniones NPN o PNP. Podríamos comparar estos con un grifo, el cual permite el flujo de agua según la obertura de la válvula. De forma similar funciona un transistor, abriendo en mayor o menor medida el paso de la corriente eléctrica. Sin embargo, en estos, la válvula está regida también por una corriente eléctrica.
Con el fin de optimizar su uso en computación se ha ido reduciendo el consumo de estos, hasta el punto que al activarse no hay un flujo de corriente a través de este. Utilizando la analogía anterior significaría que pese a tener el grifo abierto y este tener agua, esta no fluiría por el grifo. Además, para la activación de estos transistores tampoco es necesario un flujo de corriente. Por lo tanto estos transistores se activarían solo con una diferencia de potencial, además que estos mismos solo abrirían paso a la misma diferencia de potencial.
Estas características hacen estos transistores perfectos para computación debido al hecho de que a través de estos no fluye ninguna corriente, por lo tanto el consumo es cero. Esto también es demostrable mediante el cálculo de potencia, que independientemente de la diferencia de potencial, al multiplicarse por una intensidad nula, da como resultado una potencia también nula.
Thermal Design Power o TDP, relacionado, pero no sinónimo de consumo
Al fin, después de toda la chapa llegamos al meollo de la cuestión. Sin irse de tecnicismos, el TDP es la potencia (ya sabéis chicos energía/tiempo) que debe disiparse en forma de energía calorífica, para que un sistema informático se mantenga en un rango de temperatura que permita a este funcionar con normalidad y seguridad. En el posible caso de que está energía no fuese disipada, la temperatura del sistema aumentaría en exceso pudiendo así dañar la montura de este o el propio sistema, sin contar el posible mal funcionamiento de este.
A pesar que el TDP no significa consumo, si que esta ligado a este, de forma que el consumo de un sistema como mínimo será su TDP, y en ningún caso el consumo será menor (esto no se aplica en el caso de nuestros componentes, debido a que la referencia usada por los fabricantes es otra). De momento, en esta pagina web respetamos las leyes de la termodinámica, la energía no viene de Narnia . Por dar un ejemplo podemos usar la analogía de un motor eléctrico, tal motor en este caso nos daría una potencia útil de 1000W. No obstante, debido a rozamientos internos de este y el efecto Joule en el bobinado se desperdician 50W en forma de calor, por lo tanto el motor alcanzará los 1050W de consumo. Estos 50W en forma de calor es necesario que se disipen para un correcto funcionamiento del motor, así mismo, el TDP de este será 50W. Es importante aclarar que todos estos datos son inventados y únicamente deben ser tomados en cuenta para esta analogía.
El TDP en los procesadores actualmente
Hemos hablado ya sobre el TDP y explicado el por qué este no significa consumo. No obstante, en procesadores, se dan ciertas condiciones que ocasionan que en este caso el TDP y el consumo sean equivalentes. Para explicar esto será necesario aunar todos los conceptos anteriormente comentados. Sabemos que puede ser pesado, pero es necesario para explicar este concepto sin inculcar ningún dogma.
La causa principal de esta equivalencia es debida a que la practica totalidad de los procesadores actuales están compuestos en su practica totalidad por los transistores anteriormente mencionados. En teoría el uso de estos transistores debería darnos procesadores cuyo consumo sería prácticamente nulo. No obstante en la realidad nada es perfecto, por lo que existen imperfecciones en la construcción de estos, además de las impurezas del silicio con el que se fabrican. Estos defectos producen ínfimos flujos de corriente en los transistores que son despreciables por si solos. No obstante, cuando alcanzamos la cota de 4,800 millones de transistores del AMD Ryzen 7, esta corriente deja de ser despreciable alcanzando los 95W. Esta corriente no va a ninguna parte, debido a que esta fluye por los extremadamente delgados conductores del procesador, los cuales debido a su diminuto tamaño ofrecen una gran resistencia al paso de la corriente. Esta resistencia magnífica el efecto Joule el cual disipa en forma de calor toda la energía de estas corrientes. Esta energía disipada en forma de calor es la misma que entra en nuestros procesadores y la misma que es necesario disipar de nuestros procesadores para que estos funcionen correctamente, explicando el por qué el consumo y el TDP son equivalentes en este caso.
Como extra es importante puntualizar que este TDP que muestran las empresas, es un valor máximo en todos los sentidos, ya que este se dará cuando nuestro procesador se halle a máxima carga y este haya pasado los controles de calidad por la mínima. Pese a esto los fabricantes suelen añadir algo más de TDP a las especificaciones para no pillarse los dedos. No obstante, sigue siendo muy recomendable utilizar coolers que superen el TDP requerido por los procesadores. También es importante señalar que este también es aplicable a las GPU que pese a que tienen componentes y partes móviles que no tienen que ver con el propio núcleo de procesamiento, es este el que tiene el consumo predominante, por lo que con el fin simplificar se suma el consumo de los demás componentes al TDP del procesador gráfico dando a conocer la suma como TDP máximo de la propia tarjeta gráfica.
