Dove va tutta l'energia consumata da una CPU?

Dove va tutto il consumo energetico di una CPU? Tutta la potenza assorbita dalla CPU del PC viene trasformata in calore? O si trasforma in parte calore e parte qualche altro tipo di energia?

power cpu energy

— m.Alin
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domanda correlata: electronics.stackexchange.com/questions/33318/…

— Federico Russo

Ci sono persone e aziende che usano il calore del computer per riscaldarsi in inverno.

— Ciro Santilli 25 病毒审查六四事件法轮功

Risposte:

$P = I^2 \times R$

Idealmente, un computer che non svolge alcuna attività non consuma energia, ma ci sono sempre minuscole perdite di carica e in un processore a transistor da 1 miliardo come un Pentium la combinazione di piccole perdite provoca ancora molte perdite di potenza.

— Johan.A
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Non è tutto caldo. C'è qualche radiazione elettromagnetica. Parte dell'energia entra nelle linee IO di pilotaggio, che potrebbero essere collegate ai LED. È quasi interamente caldo.

— Phil Frost,

@PhilFrost: alla fine la radiazione elettromagnetica verrà catturata da una particella la cui temperatura aumenterà a causa dell'evento.

— Johan.A

In tal caso, tutta l'energia va al calore e alla fine moriremo . Immagino che non sia falso, ma quando chiedo "dove va la potenza consumata da un motore?", Non mi aspetto che la risposta sia "Fa tutto calore. Forse muove alcune cose, ma alla fine l'attrito lo convertirà in calore."

— Phil Frost,

@PhilFrost: hai ragione, ovviamente. Tuttavia, l'energia consumata da un LED è solo per una piccola parte convertita in luce. La maggior parte è di nuovo calore, aumento di temperatura, che verrà irradiato via (radiazione elettromagnetica!) Come onde IR :). Pace.

— Johan.A

@PhilFrost, si potrebbe sostenere che la potenza dei LED non viene consumata dalla CPU. Lo attraversa, però, e al suo passaggio provoca solo calore.

— Federico Russo,

La potenza elettrica inviata a quasi (*) qualsiasi CPU basata su CMOS attraverso i suoi pin VCC e GND va in 3 posizioni:

L'alimentazione elettrica lascia la CPU attraverso i suoi pin di uscita per soddisfare i requisiti di "alimentazione reale" dei dispositivi esterni. LED, resistori di zavorra LED, linee di trasmissione, resistori di polarizzazione della linea di trasmissione, resistori di terminazione della linea di trasmissione, ecc. Sono esempi. Questi dispositivi esterni non sono mai efficienti al 100%, quindi una parte o spesso la maggior parte di tale potenza viene convertita in calore, il che rende più caldi quei dispositivi esterni. (Molta corrente fluisce attraverso i transistor nell'anello del pad I / O, ma una tensione relativamente piccola tra questi transistor). Questa è spesso la più grande frazione di potenza nelle CPU a bassa potenza che pilotano molti LED.
L'energia elettrica viene convertita in calore nei transistor nell'anello del pad I / O che comanda (carica e scarica) la capacità esterna. La capacità parassita delle tracce del PCB, la capacità del gate piccolo dei pin di ingresso della RAM e di altri chip CMOS, la capacità del gate grande di grandi FET discreti, ecc. Sono esempi di tale capacità esterna. Durante ciascun ciclo di carica / scarica, tutta l'energia che è stata temporaneamente immagazzinata in quella capacità viene dissipata come calore nel canale dei transistor del pad I / O della CPU. (I dettagli istanti per istante di dove va la potenza durante quel ciclo sono più complicati).
(Allo stesso modo, i pin di ingresso della CPU sono generalmente pilotati da transistor nell'anello del pad I / O di alcuni chip esterni. Durante ogni ciclo di carica / scarica, tutta l'energia che è stata temporaneamente immagazzinata in capacità all'interno della CPU viene dissipata come calore nel canale dei transistor del pad I / O di quel chip esterno. In altre parole, nessuna potenza netta entra o esce attraverso i pin di ingresso della CPU).
L'energia elettrica viene convertita in calore nei transistor a nucleo interno che guidano (caricando e scaricando) la capacità di gate di altri transistor interni. Ancora una volta, durante ciascun ciclo di carica / scarica, tutta l'energia che è stata temporaneamente immagazzinata in quella capacità viene dissipata come calore nel canale dei transistor a nucleo interno. Questa è la più grande frazione di potenza nelle CPU desktop ad alta potenza.

(*) Alcuni ricercatori hanno costruito dispositivi logici per il riciclaggio dell'energia (tra cui le CPU Tick, FlatTop e Pendulum) che, anziché dissipare come calore tutta l'energia immagazzinata temporaneamente in capacità interna ed esterna, restituisce invece la maggior parte di tale energia al alimentazione .

— davidcary
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