Ядра процессора напряжения ( V ОСНОВНОЙ ) является источник питания напряжение подается на ЦП (который представляет собой цифровую схему ), GPU или другого устройства , содержащего ядро обработки. Количество энергии, потребляемой процессором, и, следовательно, количество тепла, которое он рассеивает, является произведением этого напряжения и потребляемого им тока . В современных ЦП, которые представляют собой схемы КМОП , ток почти пропорционален тактовой частоте , а ЦП почти не потребляет ток между тактовыми циклами. (См., Однако, подпороговую утечку .)
Энергосбережение и тактовая частота [ править ]
Для экономии энергии и управления нагревом многие процессоры ноутбуков и настольных ПК имеют функцию управления питанием, которую программное обеспечение (обычно операционная система ) может использовать для динамической регулировки тактовой частоты и напряжения ядра .
Часто модуль регулятора напряжения преобразует напряжение 5 В, 12 В или какое-либо другое в любое напряжение ядра ЦП, требуемое ЦП.
Тенденция заключается в более низком напряжении в сердечнике, что способствует экономии энергии. Это ставит перед разработчиками КМОП проблему, потому что в КМОП напряжения поступают только на землю, а напряжение питания, выводы истока, затвора и стока полевых транзисторов имеют только напряжение питания или нулевое напряжение на них.
Формула MOSFET : говорит, что ток, подаваемый полевым транзистором, пропорционален напряжению затвор-исток, уменьшенному на пороговое напряжение , которое зависит от геометрической формы канала и затвора полевого транзистора и их физических свойств, особенно емкости . Для уменьшения (необходимо для уменьшения напряжения питания и увеличения тока) необходимо увеличить емкость. Однако управляемая нагрузка представляет собой другой затвор полевого транзистора, поэтому требуемый ток пропорционален емкости, что, таким образом, требует от разработчика поддерживать емкость на низком уровне.
Таким образом, тенденция к более низкому напряжению питания работает против достижения высокой тактовой частоты. Только улучшения в фотолитографии и снижение порогового напряжения позволяют улучшить и то, и другое одновременно. С другой стороны, приведенная выше формула предназначена для полевых МОП-транзисторов с длинным каналом. Поскольку площадь полевых МОП-транзисторов уменьшается вдвое каждые 18–24 месяца ( закон Мура ), расстояние между двумя выводами переключателя полевых МОП -транзисторов, называемое длиной канала, становится все меньше и меньше. Это меняет характер взаимосвязи между напряжениями на клеммах и током.
Разгон процессора увеличивает его тактовую частоту за счет стабильности системы. Выдерживание более высоких тактовых частот часто требует более высокого напряжения ядра за счет энергопотребления и рассеивания тепла. Это называется «перенапряжение» . [1] Перенапряжение, как правило, связано с выходом процессора за пределы его технических характеристик, что может привести к его повреждению или сокращению срока службы процессора.
ЦП с двойным напряжением [ править ]
Двойного напряжения процессора использует конструкцию сплит-рельса , так что процессор может использовать более низкое напряжение, в то время как внешний вход / выход ( I / O ) напряжения остаются на 3,3 вольт для обратной совместимости.
ЦПУ одного напряжения использует одно напряжение питания на протяжении всего чипа, обеспечивая как мощность I / O и внутреннюю силу. По статистике Microprocessor # Market за 2002 год , большинство процессоров - это процессоры с одним напряжением питания. Все [ править ] Процессоры до Pentium MMX являются процессоры с одним напряжением.
ЦП с двойным напряжением были представлены для повышения производительности, когда увеличение тактовой частоты и более тонкие процессы производства полупроводников вызвали проблемы с избыточным тепловыделением и энергоснабжением, особенно в портативных компьютерах . С помощью регулятора напряжения внешние уровни напряжения ввода / вывода были преобразованы в более низкие напряжения для уменьшения потребляемой мощности, что привело к меньшему нагреву для возможности работы на более высоких частотах.
VRT - это функция старых процессоров Intel P5 Pentium , которые обычно предназначены для использования в мобильной среде. Это относится к разделению питания ядра и напряжения ввода / вывода. Процессор VRT имеет напряжение ввода-вывода 3,3 и напряжение ядра 2,9 В для экономии энергии по сравнению с типичным процессором Pentium с напряжением ввода-вывода и ядра 3,3 В. Все процессоры Pentium MMX и более поздние используют этот так называемый блок питания с раздельной шиной.
См. Также [ править ]
- Динамическое масштабирование напряжения
- Применения импульсных источников питания (SMPS)
Ссылки [ править ]
- ^ Виктория Жислина (2014-02-19). "Почему перестала расти частота процессора?" . Intel.
Внешние ссылки [ править ]
- Статья на Hardwareanalysis.com о том, как увеличить напряжение для разгона
- Иллюстрированный справочник по пентиумам (справочник Karbos)
- Напряжение процессора >> PC Mechanic
