작동하는 프로세서가 더 많은 전력을 사용하는 이유는 무엇입니까?

적어도 내가 아는 한 코딩을 시작했을 때의 안개 속에서 프로세서는 모두 고정 된 양의 전력을 사용했습니다. 프로세서가 "유휴"인 것은 없습니다.

요즘 프로세서가 사용량이 많지 않을 때 주로 클록 속도를 동적으로 줄임으로써 전력 사용량을 줄이기위한 모든 종류의 기술이 있습니다.

내 질문은 낮은 클럭 속도로 실행하는 데 더 적은 전력을 사용하는 이유는 무엇입니까?

프로세서에 대한 나의 정신적 인 그림은 이진 1을 나타내는 기준 전압 (예 : 5V)과 0을 나타내는 0V입니다. "off"일 때, 일정한 양의 전력이 사용되고 있음을 의미합니다. 이 게이트가 켜지고 꺼지는 속도는 사용 된 전력과 관련이없는 것 같습니다.

의심 할 여지없이 순진한 그림이지만 전기 기술자는 아닙니다. 누군가가 주파수 스케일링에서 실제로 일어나고있는 일과 그것이 어떻게 전력을 절약하는지 설명 할 수 있습니까? 프로세서가 상태에 따라 더 많거나 적은 전력을 사용하는 다른 방법이 있습니까? 예 : 더 많은 게이트가 열려 있으면 더 많은 전력을 사용합니까?

모바일 / 저전력 프로세서는 데스크탑 사촌과 어떻게 다른가요? 그것들이 더 단순합니까 (트랜지스터가 적습니까?), 아니면 다른 근본적인 디자인 차이가 있습니까?

이 게이트가 켜지고 꺼지는 속도는 사용 된 전력과 관련이없는 것 같습니다.

이것은 당신이 틀린 곳입니다. 기본적으로 각 게이트는 매우 작은 정전 용량을 가진 커패시터입니다. 전압을 "연결"및 "연결 해제"하여 전원을 켜거나 끄면 엄청나게 작은 전하가 게이트 안팎으로 움직입니다.

그리고 움직이는 전하는 전류를 사용하는 전류입니다. 초당 수십억 번 전환되는 수십억 개의 게이트에서 나오는 작은 전류는 모두 약간 더해집니다.

SK-logic의 의견에 따르면 대부분의 전력은 안정 상태가 아닌 플립 플롭을 전환하는 데 실제로 소비됩니다.

동적 감소를 위해 IIRC를 수행 할 수있는 두 가지 주요 작업이 있습니다.

1. 칩의 전체 영역이 클럭킹되지 않으면 해당 영역의 전원을 완전히 끌 수 있습니다

2. 클록 트리 자체는 시스템에서 가장 빠른 스위칭 부분이므로 시스템에서 가장 큰 전력 소모 중 하나입니다. 따라서 클록 트리 자체의 전력을 줄이는 것이 중요합니다.

전자 회로에서 소비하는 전력에는 두 가지 구성 요소가 있습니다.

• 주파수 상수와 다소 무관하며 기술 및 작동 전압에 따라 달라지는 누설;
• 주파수에 의존하는 스위칭 전력 (다양한 커패시턴스, 트랜지스터 및 와이어의 로딩 및 언 로딩으로 인한 것)

프로세서 설계자는 소비를 줄이기 위해 여러 가지 기술을 사용합니다.

• 부하에 따라 주파수 수정 (스위칭 전력에만 적용됨)
• 필요하지 않을 때 회로의 전력을 줄이거 나 전원을 끌 수도 있습니다.

이러한 기술은 부하에 따라 전력 소비 POV로부터 주파수를 줄이거 나 최대 속도로 "스프린트"를 수행 한 다음 회로의 하위 세트를 차단하는 것이 더 나을 수 있습니다.

낮은 클럭 속도로 실행해도 고정 된 작업을 수행하는 데 필요한 에너지에는 영향을 미치지 않습니다. 누출을 설명하고 완전히 끌 수 있으면 필요한 에너지를 증가시킬 수도 있습니다.

낮은 클럭 속도로 에너지를 절약 할 수 있는 경우 에도 작동 전압을 낮출 수 있습니다. 전압을 줄이면 종종 더 오래 작동 할 필요를 보상하기에 충분한 전력이 절약됩니다.