|
Zużycie energii przez obciążony komputer
|
|
|
Cały zestaw komputerowy średniej klasy pochłania w trakcie wytężonej pracy nawet 350 W energii. Najbardziej prądożerne elementy to karta graficzna i procesor. Duża część pobieranej przez peceta energii jest marnotrawiona przez zasilacz, którego sprawność pracy wynosi około 80 proc.
|
Jeszcze przed kilku laty zwiększanie taktowania zegarów w kolejnych modelach procesorów i kart graficznych powodowało, że z reguły rosło też ich zapotrzebowanie na energię. Spora część tej energii była zamieniana na ciepło, które często prowadziło do przegrzewania się podzespołów. Aby tego uniknąć, posiadacze komputerów musieli montować wydajne układy chłodzące, zawierające najczęściej głośny wiatrak, i znosić jego brzęczenie w trakcie pracy.
Rozwiązanie problemu przyszło wraz z obniżeniem technologii produkcji mikroprocesorów z 90 nm najpierw do 65 nm, a następnie do 45 nm.
Mniej energii, niższy zegar
Przegrzewanie się procesora to przede wszystkim skutek nagrzewania się tranzystorów, z których jest zbudowany. Każda z bramek logicznych – podstawowych elementów tranzystora – stawia opór przepływającemu prądowi. W efekcie część dostarczanej do nich energii jest zamieniana na ciepło. Dzięki zastosowaniu niższych technologii wytwarzania procesorów możliwe jest zmniejszenie bramek logicznych. Tym samym maleje ilość energii, której trzeba im dostarczyć, więc jednocześnie spada ilość wydzielanego przez nie ciepła.
Druga przyczyna strat energetycznych w procesorze to tzw. prąd upływu, który jest częścią sygnału używanego do sterowania bramką logiczną. Prąd ten, zamiast przepływać przez tranzystor, gromadzi się na jego powierzchni i nie może być spożytkowany. Z pozoru zmniejszenie bramki powinno powodować zwiększenie prądu upływu, bo zacierają się granice między obszarami izolującymi i przewodzącymi. Jednak zastosowanie nowych izolatorów – do niedawna dwutlenku krzemu, a w najnowszych procesorach Intela hafnu – pozwala zmniejszyć wyciekanie elektronów (prąd upływu) i tym samym zapotrzebowanie na energię tranzystora.
Zmniejszenie procesu technologicznego pozwoliło także na produkcję procesorów wielordzeniowych. Tę samą lub wyższą wydajność co w procesorach jednordzeniowych o wysoko taktowanym zegarze udało się osiągnąć w układach dwu-rdzeniowych o niższych częstotliwościach taktowania, a więc potrzebujących mniej energii.
Zapotrzebowanie procesora na waty można też skutecznie ograniczyć, zmniejszając jego taktowanie, gdy komputer stoi bezczynnie lub jest używany do mało wymagających prac – przeglądania internetu, pracy z edytorem tekstu itp. W praktyce obniżenie częstotliwości pozwala jednocześnie na zmniejszenie napięcia dostarczanego do procesora.
Technologie zmiany taktowania wykorzystują wszystkie nowe procesory zarówno Intela (technologia SpeedStep), jak i AMD (Qool’n’
Quiet). Większość płyt głównych przystosowanych do procesorów Intela jest przygotowana do takiej technologii – pełną listę znajdziesz na stronach Intela. Natomiast do technologii AMD są przystosowane nowe płyty główne z interfejsem zarządzania konfiguracją i energią ACPI w wersji 2.0 lub wyższej. W przypadku płyt wykorzystujących starszą wersję interfejsu konieczna jest instalacja w systemie operacyjnym odpowiedniego oprogramowania (do pobrania ze strony AMD).
Przegrzewanie się procesora to przede wszystkim skutek nagrzewania się tranzystorów, z których jest zbudowany. Każda z bramek logicznych – podstawowych elementów tranzystora – stawia opór przepływającemu prądowi. W efekcie część dostarczanej do nich energii jest zamieniana na ciepło. Dzięki zastosowaniu niższych technologii wytwarzania procesorów możliwe jest zmniejszenie bramek logicznych. Tym samym maleje ilość energii, której trzeba im dostarczyć, więc jednocześnie spada ilość wydzielanego przez nie ciepła.
