Gdzie idzie cały pobór mocy procesora? Czy cała moc pobierana przez procesor komputera zamienia się w ciepło? Czy może przekształca się w część ciepła i część innej energii?
Odpowiedzi:
W CPU jest ciepło. To zmiana z 0 na 1 iz powrotem (co ostatecznie robi komputer), który zużywa energię, ponieważ ładunek musi być przenoszony z jednego miejsca do drugiego, i to ten prąd (ruch ładunku) przez opór powoduje ciepło.
Idealnie, że komputer, który nie wykonuje żadnych zadań, nie zużywa energii, ale zawsze występują niewielkie wycieki ładunku, aw przypadku 1 miliarda procesorów tranzystorowych, takich jak Pentium, kombinacja małych wycieków nadal powoduje wiele strat mocy.
Energia elektryczna przesyłana do prawie (*) dowolnego procesora opartego na CMOS poprzez piny VCC i GND trafia do 3 miejsc:
Energia elektryczna opuszcza procesor przez styki wyjściowe, aby sterować wymaganiami „rzeczywistej mocy” urządzeń zewnętrznych. Przykładami są diody LED, oporniki balastowe LED, linie transmisyjne, oporniki odchylające linii transmisyjnej, rezystory końcowe linii transmisyjnej itp. Te urządzenia zewnętrzne nigdy nie są w 100% sprawne, więc część lub często ta część energii jest przekształcana w ciepło, co powoduje, że te urządzenia zewnętrzne są cieplejsze. (Dużo prądu przepływa przez tranzystory w pierścieniu padu I / O, ale stosunkowo małe napięcie na tych tranzystorach). Jest to często największa część energii w procesorach o niskiej mocy, które napędzają wiele diod LED.
Energia elektryczna zamieniana jest na ciepło w tranzystorach w pierścieniu pada I / O, napędzając (ładując i rozładowując) zewnętrzną pojemność. Pasożytnicza pojemność śladów na płytce drukowanej, mała pojemność bramki wejściowej pinów RAM i innych układów CMOS, duża pojemność bramki dużych dyskretnych FET itp. Są przykładami takiej pojemności zewnętrznej. Podczas każdego cyklu ładowania / rozładowania cała energia, która została tymczasowo zmagazynowana w tej pojemności, jest rozpraszana jako ciepło w kanale tranzystorów padów we / wy procesora. (Szczegółowe informacje o tym, gdzie energia idzie w tym cyklu, są bardziej skomplikowane).
(Podobnie, piny wejściowe procesora są zwykle napędzane przez tranzystory w pierścieniu pada we / wy jakiegoś zewnętrznego układu. W każdym cyklu ładowania / rozładowania cała energia, która była tymczasowo magazynowana w pojemności wewnątrz procesora, jest rozpraszana jako ciepło w kanał tranzystorów padu I / O tego zewnętrznego układu. Innymi słowy, żadna moc sieci nie wchodzi ani nie wychodzi przez piny wejściowe procesora).
Energia elektryczna zamienia się w ciepło w tranzystorach z rdzeniem wewnętrznym, napędzając (ładując i rozładowując) pojemność bramki innych tranzystorów wewnętrznych. Ponownie, w każdym cyklu ładowania / rozładowania cała energia, która została tymczasowo zmagazynowana w tej pojemności, jest rozpraszana jako ciepło w kanale tranzystorów z rdzeniem wewnętrznym. Jest to największy ułamek mocy w procesorach stacjonarnych o dużej mocy.
(*) Niektórzy badacze zbudowali urządzenia logiczne do recyklingu energii (w tym procesory Tick, FlatTop i Pendulum), które zamiast rozpraszać jako ciepło całą energię tymczasowo przechowywaną w wewnętrznej i zewnętrznej pojemności, zamiast tego zwracają większość tej energii z powrotem do zasilacz .