La freqüència més alta vol dir més ràpida de la CPU?

Així que a f2 l'execució es completa en 0,5 en comptes de la 1a a f1, però va prendre més energia.

No obstant això, , hi ha altres consideracions en un sistema d'ordinadors: per exemple, si podeu obtenir una unitat de disc en un estat d' inactivitat abans perquè el procés ha finalitzat llavors els estalvis del consum d' energia de la unitat de disc poden ser més grans que l' energia extra usada en el procés. Un altre exemple: si l' usuari pot acabar el seu treball en la meitat del temps, poden apagar l' ordinador i estalviar en energia que s' usa per executar el monitor.

Esteu suposant que el consum d'energia és una funció del temps, però no la freqüència.

Si les portes lògiques tenen alguna capa de capacitància de portes, aleshores, quan augmenteu la freqüència en la qual les canvieu, augmenteu el nombre de vegades que maneu i baixeu els barrets per unitat. Per tant, incrementa el consum d'energia.

1) No t'equivoques. Els resultats més alts de la freqüència en solucionar problemes més ràpidament. El límit es converteix en si proves de resoldre'l en gairebé 0 temps, escalfant la part tan calenta que deixes que el fum màgic surti. Aquest fum màgic és car i preferiríem no deixar-lo sortir, així que, en canvi, baixem la freqüència per permetre la CPU durar durant 5-10 anys. Això vol dir que el nostre límit no és freqüència, sinó el límit tèrmic de la part. I solucionar el problema amb freqüència cada cop més ràpida només es pot fer fins al punt del límit tèrmic.

2) L'altra cosa és que si la part pot resoldre problemes més ràpid, La gent, inevitablement, vol utilitzar aquesta part per resoldre més problemes . Ara s'ha de resoldre els problemes contínuament més ràpid i una altra vegada vas colpejar el sobre tèrmic.

Canviar d'energia utilitza energia. Cada vegada que una línia canvia l'estat de la capa d'aquesta línia s'ha d'acusar/discarregar. A la lògica KADMOS aquesta era tradicionalment la causa principal del consum d'energia.

Els processadors moderns tenen estats inactius, de manera que poden reduir significativament (però no eliminar) el canvi quan estan inactius. Així que amb aquesta lògica esperaries que el poder mitjà sigui similar a un processador ràpid que un processador lent. El processador ràpid utilitzaria més energia en processar-lo però tornaria a l'estat d' inactivitat de baixa potència més ràpid.

Però hi ha altres factors. Cal temps per establir una línia en un estat que es pot veure com el valor correcte, per incrementar la velocitat del rellotge mentre mantenint el comportament correcte hem de tractar amb això. Hi ha un parell d'estratègia.

Podem reduir la mida de les coses que passen entre un parell de límits del rellotge afegint fases de canonada extra. Malauradament, no només es registren les canonades de canonades per a cost propi, sinó que l'ús de trucs com la predicció de la branca i potser fins i tot fora de l'execució de l'ordre per evitar els llocs de canonada inacceptables.
Podem augmentar la mida dels transitadors relatius a les línies que condueixen. Malauradament, això vol dir més inconcepció als transitadors.
Podem augmentar la voluntat d'operacions. Això resulta en les línies arribant a un estat acceptable més ràpid, però també incrementa l' energia perduda en cada canvi.

Totes aquestes coses costen energia.

Així que tota altra cosa és igual a un processador més ràpid, generalment serà menys treball per joule fet que un de més lent.

Això és una mica compensat pel fet que els processadors ràpids tendeixen a ser construïts en nous nodes tecnològics que permeten que tot sigui més petit i, per tant, més eficient.

A l'edifici de la resposta d'en Peter, la majoria dels processadors requereixen una mica més de temps per mantenir-se estable a les freqüències més altes. Aquesta relació d'energia voltage és, sens dubte, no lineal.

Penseu en un canvi bàsic (ideal) COSM, quan en ell actua com un cable, quan actua com un circuit obert. Les dues vegades que el interruptor utilitza bàsicament un poder zero el mateix . No obstant això, quan el canvi s'ha de carregar i descarregar les capes de porta, això pren energia. En un voltatge fix, l'energia que porta a càrrega i que està en constant funcionament, p. ex. Necessiteu 0,5J d'energia per cobrar un barret 1F a 1V independentment de com de ràpid ho feu. Això és una pèrdua fixa per cicle.

Les coses interessants passen quan es canvia el volatge. Ara no puc dir res. per què Hi ha molts xips que necessiten més voltització a les freqüències més altes, però puc dir que l'energia emmagatzemada a la porta és de $$E = 0. 5* C* V^2$ On és l'energia E, C és capacitància i V és la porta voltage. El nostre canvi ideal energia La pèrdua és $P = E* f\\\ o\ 0. 5* C* f *V^2$$ on P és el poder i la freqüència f és freqüència. Les freqüències més altes necessiten un poder proporcionalment més, però més elevat necessiten els voltatges exponencialment més poder i perquè els rellotges més alts tendeixen a anar de la mà amb voluntats més alts, el poder requerit pot incrementar-se ràpidament.

Llavors, també tenim coses com la resistència a l'estat, els interruptors no-dicionals, la pèrdua d'energia que puja amb la temperatura (el rellotge alt = més desaparegut = més alta temperatura = més circuits amb pèrdua = Encara més pèrdua ), la pèrdua estàtica (els interruptors KADMOSs mai són S' ha cancel· lat la veritatThe role of the transaction, in past tense i van filtrar més i més energia quan la temperatura puja. Hi ha moltes raons per les que causen pèrdues d'energia en fitxes modernes per a ser no lineals. Bàsicament qualsevol cosa que augmenti el poder i per tant la temperatura empitjora tot... és realment un acte d'equilibri fi.

Per a una tecnologia KADMOS determinada i voltage, el poder dinàmic és proporcional a la freqüència, de manera que si cal una tasca n cicles del rellotge, llavors agafarà la mateixa quantitat de (dinàmica) energia independentment de la freqüència del rellotge. No obstant això, per a un xip típic hi ha moltes complicacions. Per exemple, per a un PIC16F627 , la freqüència màxima és una funció de l' entorn de subministrament:

Si hem d'operar a 20 MHz haurem de donar el xip com a mínim 4.5VDC (més de 5.0V nominal). Com que el poder dinàmic és proporcional al quadrat, si podem operar a 4 MHz podríem reduir el voltatge de subministrament a 2V (ara 2.V nominal) per tant, l'energia per cicle anirà baixant per un factor de (2.2/5) o gairebé 5: 1. Això és una gran reducció, però requereix fer un sistema 2.V en comptes d'un sistema 5V, així que és més que una taxa de programació o de freqüència cristal·lina. Noteu que la energia baixa per un factor molt més gran (25: 1) però ha d' executar 5x sempre que es pugui aconseguir la mateixa tasca, de manera que això no compta gaire.

Encara hi ha altres complicacions... alguns dels xips són allà sempre que el rellotge s'estigui executant o diversos perifètics (dor de rellotge, ADC, detecció marró, ADC, etc.) Estan alimentats. Poden trigar un temps significatiu per començar o apagar. L'assumpció de dalt és que el processador es podia despertar i fer el seu treball i després dormir usant gairebé zero poder, però això no sempre és possible.

Així que si aneu a analitzar el que és millor has de considerar un munt de factors diferents.