Trường hợp tất cả năng lượng tiêu thụ của CPU đi đâu?

Trường hợp tiêu thụ hết năng lượng của CPU đi đâu? Có phải tất cả sức mạnh được rút ra từ CPU của PC đều bị biến thành nhiệt? Hay nó bị biến thành nhiệt năng và một phần năng lượng khác?

$P = I^2 \times R$

Lý tưởng nhất là một máy tính không thực hiện bất kỳ tác vụ nào tiêu tốn năng lượng, nhưng luôn có rò rỉ điện tích nhỏ và trong bộ xử lý bóng bán dẫn 1 tỷ như Pentium, sự kết hợp của rò rỉ nhỏ vẫn gây ra nhiều tổn thất điện năng.

Năng lượng điện được gửi vào gần như (*) bất kỳ CPU dựa trên CMOS nào thông qua các chân VCC và GND của nó đi đến 3 vị trí:

• Năng lượng điện rời CPU thông qua các chân đầu ra của nó để đáp ứng các yêu cầu "năng lượng thực" của các thiết bị bên ngoài. Đèn LED, điện trở dằn LED, đường truyền, điện trở phân cực đường truyền, điện trở kết thúc đường truyền, vv là những ví dụ. Những thiết bị bên ngoài đó không bao giờ hiệu quả 100%, vì vậy một phần hoặc thường phần lớn năng lượng đó được chuyển thành nhiệt làm cho những thiết bị bên ngoài đó ấm hơn. (Rất nhiều dòng điện chạy qua các bóng bán dẫn trong vòng đệm I / O, nhưng điện áp tương đối nhỏ trên các bóng bán dẫn đó). Đây thường là phần năng lượng lớn nhất trong các CPU có công suất thấp điều khiển nhiều đèn LED.

• Năng lượng điện được chuyển đổi thành nhiệt trong các bóng bán dẫn trong điện dung vòng đệm I / O (sạc và xả) điện dung bên ngoài. Điện dung ký sinh của dấu vết PCB, điện dung cổng nhỏ của các chân đầu vào của RAM và các chip CMOS khác, điện dung cổng lớn của các FET rời rạc lớn, v.v. là những ví dụ về điện dung bên ngoài như vậy. Trong mỗi chu kỳ sạc / xả, tất cả năng lượng được lưu trữ tạm thời trong điện dung đó sẽ bị tiêu tan dưới dạng nhiệt trong kênh của các bóng bán dẫn pad I / O của CPU. (Các chi tiết tức thời tức thì về nơi sức mạnh đi trong chu kỳ đó phức tạp hơn).

• (Tương tự, các chân đầu vào của CPU thường được điều khiển bởi các bóng bán dẫn trong vòng đệm I / O của một số chip bên ngoài. Trong mỗi chu kỳ sạc / xả, tất cả năng lượng được lưu trữ tạm thời trong điện dung bên trong CPU đều bị tiêu tan dưới dạng nhiệt trong kênh của các bóng bán dẫn pad I / O của chip ngoài đó. Nói cách khác, không có nguồn điện nào đi vào hoặc thoát ra qua các chân đầu vào của CPU).

• Năng lượng điện được chuyển đổi thành nhiệt trong các bóng bán dẫn lõi bên trong lái xe (sạc và xả) điện dung cổng của các bóng bán dẫn bên trong khác. Một lần nữa, qua mỗi chu kỳ sạc / xả, tất cả năng lượng được lưu trữ tạm thời trong điện dung đó sẽ bị tiêu tan dưới dạng nhiệt trong kênh của các bóng bán dẫn lõi bên trong. Đây là phần năng lượng lớn nhất trong các CPU máy tính để bàn có công suất cao.

(*) Một số nhà nghiên cứu đã chế tạo các thiết bị logic tái chế năng lượng (bao gồm CPU Tick, FlatTop và Pendulum), thay vì tiêu tan dưới dạng nhiệt tất cả năng lượng được lưu trữ tạm thời trong điện dung bên trong và bên ngoài, thay vào đó trả lại phần lớn năng lượng đó cho cung cấp điện .