Où va toute la puissance consommée par un CPU?

Où va toute la consommation d'énergie d'un CPU? Est-ce que toute l'énergie consommée par le CPU du PC se transforme en chaleur? Ou se transforme-t-elle en partie en chaleur et en partie d'une autre sorte d'énergie?

power cpu energy

— m.Alin
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question connexe: electronics.stackexchange.com/questions/33318/…

— Federico Russo

Il y a des gens et des entreprises qui utilisent la chaleur d'un ordinateur pour se réchauffer en hiver.

— Ciro Santilli 冠状病毒审查六四事件法轮功

Réponses:

$P = I^2 \times R$

Idéalement, un ordinateur qui n'effectue aucune tâche ne consomme pas d'énergie, mais il y a toujours de minuscules fuites de charge et dans un processeur à 1 milliard de transistors comme un Pentium, cette combinaison de petites fuites provoque toujours beaucoup de pertes de puissance.

— Johan.A
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Ce n'est pas que de la chaleur. Il y a un rayonnement électromagnétique. Une partie de l'énergie passe dans la conduite des lignes d'E / S, qui peuvent être attachées aux LED. C'est presque entièrement de la chaleur.

— Phil Frost

@PhilFrost: au final le rayonnement électromagnétique sera capté par une particule dont la température augmentera à cause de l'événement.

— Johan.A

Dans ce cas, toute l'énergie va à la chaleur, et finalement nous mourrons . Je suppose que ce n'est pas faux, mais quand je demande «où va la puissance consommée par un moteur?», Je ne m'attends pas à ce que la réponse soit «Tout est chaud. chaleur."

— Phil Frost

@PhilFrost: vous avez bien sûr raison. Néanmoins, l'énergie consommée par une LED n'est que pour une petite partie convertie en lumière. La majeure partie est à nouveau de la chaleur, une élévation de température, qui sera rayonnée (rayonnement électromagnétique!) Sous forme d'ondes IR :). Paix.

— Johan.A

@PhilFrost, on pourrait soutenir que l'alimentation des LED n'est pas consommée par le CPU. Il le traverse cependant et, en le traversant, il ne fait que provoquer de la chaleur.

— Federico Russo

La puissance électrique envoyée dans presque (*) n'importe quel CPU CMOS via ses broches VCC et GND va à 3 endroits:

L'énergie électrique quitte le processeur via ses broches de sortie pour répondre aux exigences de «puissance réelle» des périphériques externes. Les LED, les résistances de ballast à LED, les lignes de transmission, les résistances de polarisation de ligne de transmission, les résistances de terminaison de ligne de transmission, etc. sont des exemples. Ces appareils externes ne sont jamais efficaces à 100%, donc une partie ou souvent la majeure partie de cette énergie est convertie en chaleur, ce qui les rend plus chauds. (Beaucoup de courant circule à travers les transistors dans l'anneau du plot d'E / S, mais une tension relativement faible aux bornes de ces transistors). Il s'agit souvent de la plus grande partie de la puissance des processeurs basse consommation qui alimentent de nombreuses LED.
L'énergie électrique est convertie en chaleur dans les transistors de l'anneau du tampon d'E / S entraînant (chargeant et déchargeant) la capacité externe. La capacité parasite des traces de PCB, la petite capacité de grille des broches d'entrée de la RAM et d'autres puces CMOS, la grande capacité de grille des gros FET discrets, etc. sont des exemples d'une telle capacité externe. Au cours de chaque cycle de charge / décharge, toute l'énergie qui a été temporairement stockée dans cette capacité est dissipée sous forme de chaleur dans le canal des transistors à plot d'E / S du CPU. (Les détails instantanés de l'endroit où la puissance passe pendant ce cycle sont plus compliqués).
(De même, les broches d'entrée du processeur sont généralement entraînées par des transistors dans l'anneau du tampon d'E / S d'une puce externe. Au cours de chaque cycle de charge / décharge, toute l'énergie qui a été temporairement stockée dans la capacité à l'intérieur du processeur est dissipée sous forme de chaleur dans le canal des transistors du plot d'E / S de cette puce externe. En d'autres termes, aucune puissance nette n'entre ni ne sort par les broches d'entrée du CPU).
L'énergie électrique est convertie en chaleur dans les transistors à noyau interne entraînant (chargeant et déchargeant) la capacité de grille des autres transistors internes. Encore une fois, au cours de chaque cycle de charge / décharge, toute l'énergie qui était temporairement stockée dans cette capacité est dissipée sous forme de chaleur dans le canal des transistors à noyau interne. Il s'agit de la plus grande fraction de la puissance des processeurs de bureau haute puissance.

(*) Certains chercheurs ont construit des dispositifs logiques de recyclage d'énergie (y compris les CPU Tick, FlatTop et Pendulum) qui, plutôt que de dissiper sous forme de chaleur, toute l'énergie stockée temporairement dans des capacités internes et externes, renvoient à la place la plupart de cette énergie à la alimentation .

— davidcary
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