พลังงานทั้งหมดที่ซีพียูใช้ไปอยู่ที่ไหน

การใช้พลังงานทั้งหมดของ CPU อยู่ที่ไหน พลังทั้งหมดที่ CPU ของพีซีได้รับเปลี่ยนไปเป็นความร้อนหรือไม่ หรือว่ามันถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนส่วนหนึ่งและเป็นพลังงานชนิดอื่นบ้าง?

power cpu energy

— m.Alin
แหล่งที่มา

คำถามที่เกี่ยวข้อง: electronics.stackexchange.com/questions/33318/…

— Federico Russo

มีคนและบริษัท ที่ใช้ความร้อนจากคอมพิวเตอร์เพื่ออุ่นเครื่องในฤดูหนาว

— Ciro Santilli 法轮功病毒审查六四事件法轮功

คำตอบ:

ในซีพียูมันร้อนหมด มันเปลี่ยนจาก 0 เป็น 1 และย้อนกลับ (ซึ่งท้ายที่สุดก็คือสิ่งที่คอมพิวเตอร์ทำ) ซึ่งกินพลังงานเนื่องจากประจุจะต้องถูกเคลื่อนย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งและมันก็เป็นกระแสไฟฟ้า $P = I^2 \times R$

เป็นการดีที่คอมพิวเตอร์ที่ไม่ทำงานใด ๆ จะไม่สิ้นเปลืองพลังงาน แต่จะมีการรั่วไหลของประจุเล็กน้อยและในโปรเซสเซอร์ทรานซิสเตอร์ 1 พันล้านเครื่องเช่น Pentium ที่การรั่วไหลของขนาดเล็กยังคงทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานจำนวนมาก

— Johan.A
แหล่งที่มา

มันไม่ใช่ความร้อนทั้งหมด มีรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่บ้าง พลังงานบางส่วนไปสู่การขับเคลื่อนสาย IO ซึ่งอาจติดกับ LED มันเกือบจะเป็นความร้อนทั้งหมด

— Phil Frostst

@PhilFrost: ในที่สุดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกจับโดยอนุภาคที่อุณหภูมิจะสูงขึ้นเนื่องจากเหตุการณ์

— Johan.A

ในกรณีที่การใช้พลังงานทั้งหมดไปกับความร้อนและในที่สุดเราจะตาย ฉันเดาว่านั่นไม่ใช่เรื่องจริง แต่เมื่อฉันถามว่า "พลังที่มอเตอร์ใช้ไปอยู่ที่ไหน" ฉันไม่คาดหวังคำตอบว่า "เป็นความร้อนทั้งหมดบางทีมันอาจจะเคลื่อนไหวบางสิ่ง แต่ในที่สุดแรงเสียดทานจะเปลี่ยนเป็น ความร้อน."

— Phil Frostst

@PhilFrost: ถูกต้องแน่นอน อย่างไรก็ตามพลังงานที่ใช้โดย LED นั้นมีไว้สำหรับส่วนเล็ก ๆ ที่ถูกแปลงเป็นแสง ส่วนใหญ่เป็นความร้อนอีกครั้งอุณหภูมิสูงขึ้นซึ่งจะแผ่รังสี (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า!) เป็นคลื่น IR :) สันติภาพ.

— Johan.A

@PhilFrost อย่างใดอย่างหนึ่งอาจยืนยันว่าพลังงานสำหรับไฟ LED ไม่ถูกใช้โดย CPU มันผ่านมันแม้ว่าและในการผ่านมันเพียงทำให้เกิดความร้อน

— Federico Russo

พลังงานไฟฟ้าที่ส่งไปเกือบ (*) ซีพียูที่ใช้ CMOS ใด ๆ ผ่านหมุด VCC และ GND ไปที่ 3 แห่ง:

พลังงานไฟฟ้าปล่อยให้ซีพียูผ่านพินเอาต์พุตเพื่อขับเคลื่อนความต้องการ "พลังงานจริง" ของอุปกรณ์ภายนอก LEDs, ตัวต้านทานบัลลาสต์ LED, สายส่ง, ตัวต้านทานไบโอไลน์ของสายส่ง, ตัวต้านทานการยกเลิกสายส่ง ฯลฯ เป็นตัวอย่าง อุปกรณ์ภายนอกเหล่านั้นไม่มีประสิทธิภาพ 100% ดังนั้นพลังงานบางส่วนหรือส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นความร้อนซึ่งทำให้อุปกรณ์ภายนอกเหล่านั้นอุ่นขึ้น (กระแสไหลผ่านทรานซิสเตอร์จำนวนมากในวงแหวน I / O pad แต่มีแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างน้อยในทรานซิสเตอร์เหล่านั้น) นี่มักเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของพลังงานใน CPU ที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งขับเคลื่อน LED จำนวนมาก
พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นความร้อนในทรานซิสเตอร์ในวงแหวน I / O ที่วงแหวน (การชาร์จและการคายประจุ) ความจุภายนอก ความจุปรสิตของร่องรอย PCB, ความจุประตูเล็ก ๆ ของหมุดอินพุตของ RAM และชิป CMOS อื่น ๆ , ความจุประตูขนาดใหญ่ของ FETs แยกกันขนาดใหญ่ ฯลฯ เป็นตัวอย่างของความจุภายนอกดังกล่าว ในรอบแต่ละรอบค่าใช้จ่าย / จำหน่ายทั้งหมดของพลังงานที่ถูกเก็บไว้ชั่วคราวในความจุที่จะกระจายความร้อนในช่องของ I / O ทรานซิสเตอร์แผ่นของ CPU (รายละเอียดแบบทันทีทันใดว่าพลังงานไปที่ใดในช่วงเวลานั้นมีความซับซ้อนมากขึ้น)
(ในทำนองเดียวกันหมุดการป้อนข้อมูลของ CPU ก็มักจะถูกผลักดันโดยทรานซิสเตอร์แหวนแผ่น I / O ของบางส่วนชิปภายนอก. รอบแต่ละรอบค่าใช้จ่าย / จำหน่ายทั้งหมดของพลังงานที่ถูกเก็บไว้ชั่วคราวในความจุภายในซีพียูจะกระจายความร้อนใน ช่องทางของทรานซิสเตอร์ I / O pad ของชิปภายนอกนั้นกล่าวอีกนัยหนึ่งไม่มีพลังงานสุทธิเข้าหรือออกผ่านทางอินพุตพินของ CPU)
พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นความร้อนในการขับทรานซิสเตอร์ (ชาร์จและคายประจุ) ความจุของเกตของทรานซิสเตอร์ภายในอื่น ๆ อีกครั้งในช่วงแต่ละรอบค่าใช้จ่าย / จำหน่ายทั้งหมดของพลังงานที่ถูกเก็บไว้ชั่วคราวในความจุที่จะกระจายความร้อนในช่องของทรานซิสเตอร์หลักภายใน นี่เป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของพลังงานในซีพียูเดสก์ท็อปกำลังแรงสูง

(*) นักวิจัยบางคนได้สร้างอุปกรณ์ตรรกะการรีไซเคิลพลังงาน (รวมถึง Tick, FlatTop และ Pendulum CPUs) ซึ่งแทนที่จะกระจายความร้อนทั้งหมดของพลังงานที่เก็บไว้ชั่วคราวในความจุภายในและภายนอกแทนพลังงานส่วนใหญ่กลับไปที่ แหล่งจ่ายไฟ

— davidcary
แหล่งที่มา