Куди йде вся енергія, яку споживає процесор?

Куди йде все енергоспоживання процесора? Чи перетворюється вся енергія, що залучається процесором ПК, у тепло? Або воно перетворюється на часткове тепло і частину якоїсь іншої енергії?

power cpu energy

— м.Алін
джерело

пов'язане питання: electronics.stackexchange.com/questions/33318/…

— Федеріко Руссо

Є люди та компанії, які використовують комп'ютерне тепло для обігріву взимку.

— Ciro Santilli 冠状病毒审查六四事件法轮功

Відповіді:

У процесорі все тепло. Це зміна від 0 до 1 і назад (що в кінцевому підсумку - це те, що робить комп'ютер), яке споживає енергію, оскільки заряд повинен переміщуватися з одного місця в інше, і саме цей струм (рухомий заряд) через опір викликає тепло. $P = I^2 \times R$

В ідеалі комп'ютер, який не виконує жодних завдань, не споживає енергії, але завжди є невеликі витоки заряду, а в транзисторному процесорі на 1 мільярд, як Pentium, поєднання невеликих витоків все ще призводить до великих втрат електроенергії.

— Йоган.А
джерело

Це не все тепло. Існує деяке електромагнітне випромінювання. Частина енергії спрямовується на провідні лінії вводу-виводу, які можуть бути приєднані до світлодіодів. Це майже повністю тепло.

— Філ Мороз

@PhilFrost: врешті-решт електромагнітне випромінювання буде захоплено частинкою, температура якої підвищиться через подію.

— Йохан.А

У цьому випадку вся енергія йде на тепло, і врешті ми помремо . Я думаю, що це неправда, але коли я запитую "куди йде енергія, яка споживається двигуном?", Я не очікую, що відповідь буде "Це все тепло. Можливо, це переміщує деякі речі, але врешті тертя перетворить це на тепло ».

— Філ Мороз

@PhilFrost: ти прав, звичайно. Тим не менш, енергія, що споживається світлодіодом, лише незначна частина перетворюється на світло. Більшість це знову-таки тепло, підвищення температури, яке випромінюватиметься (електромагнітне випромінювання!) Як ІЧ-хвилі :). Мир.

— Йохан.А

@PhilFrost, можна стверджувати, що енергія для світлодіодів не споживається процесором. Хоча він проходить через нього, і при проходженні він викликає лише тепло.

— Федеріко Руссо

Електрична потужність, що надсилається майже (*) будь-якому процесору на основі CMOS через його штифти VCC та GND, переходить на 3 місця:

Електрична потужність залишає процесор через свої вихідні штифти, щоб керувати вимогами "реальної потужності" зовнішніх пристроїв. Прикладами є світлодіоди, світлодіодні баластні резистори, лінії електропередач, резистори зсуву лінії передачі, резистори, що закінчуються, і т.д. Ці зовнішні пристрої ніколи не на 100% ефективні, тому частина або часто більшість цієї потужності перетворюється на тепло, що робить ці зовнішні пристрої теплішими. (Багато струму протікає через транзистори в колодці вводу / виводу, але відносно невелика напруга через ці транзистори). Це часто найбільша частка енергії в процесорах низької потужності, які приводять у дію багато світлодіодів.
Електрична потужність перетворюється на тепло в транзисторах в зовнішній ємності кільця колодки вводу / виводу (заряджання та розряджання). Прикладом такої зовнішньої ємності є паразитна ємність слідів на друкованій платі, мала ємність затвора на вхідних штирях оперативної пам’яті та інших мікросхем CMOS, велика ємність затвора великих дискретних FET тощо. Протягом кожного циклу заряду / розряду вся енергія, яка тимчасово зберігалася в цій ємності, розсіюється як тепло в каналі накладки транзисторів вводу / виводу ЦП. (Детальніше про миттєві відомості про те, куди йде енергія під час цього циклу, є складнішими).
(Аналогічно, вхідні штифти процесора, як правило, приводяться в рух транзисторами в колодці вводу / виводу деякої зовнішньої мікросхеми. Протягом кожного циклу заряду / розряду вся енергія, яка тимчасово зберігалася в ємності всередині процесора, розсіюється як тепло в канал транзисторів колодки вводу / виводу цієї зовнішньої мікросхеми. Іншими словами, жодна сітка живлення не надходить або не виходить через вхідні штирі процесора)
Електрична енергія перетворюється на тепло у внутрішніх транзисторах, що керують (заряджають і розряджають) затворну ємність інших внутрішніх транзисторів. Знову-таки, протягом кожного циклу заряду / розряду вся енергія, яка тимчасово зберігалася в цій ємності, розсіюється як тепло в каналі внутрішніх транзисторів. Це найбільша частка потужності у настільних процесорах високої потужності.

(*) Деякі дослідники створили логічні пристрої для переробки енергії (включаючи процесори Tick, FlatTop та Pendulum), які замість того, щоб розсіювати як тепло всю енергію, тимчасово зберігається у внутрішній та зовнішній ємності, замість цього повертає більшу частину енергії назад у живлення .

— Давидкарі
джерело