Где потребляемая мощность входит в компьютер?

Существует интересная статья о Википедии о принципе Landauer, который указывает что (кавычка):

"любое логически необратимое управление информацией, такой как стирание немного или слияние двух путей вычисления, должно сопровождаться соответствующим энтропийным увеличением неинформации, переносящей степени свободы аппарата обработки информации или его среды"

Это означает что (кавычка):

А именно, каждый бит потерянной информации приведет к выпуску суммы kT ln 2 тепла, где k является Постоянная Больцмана, и T является абсолютной температурой схемы.

Все еще заключение в кавычки:

Поскольку, если бы количество возможных логических состояний вычисления должно было уменьшиться, в то время как вычисление продолжалось вперед (логическая необратимость), это составило бы запрещенное уменьшение энтропии, если количество возможных физических состояний, соответствующих каждому логическому состоянию, не должно было одновременно увеличиваться, по крайней мере, на объем компенсации, так, чтобы общее количество возможных физических состояний было не меньшим, чем первоначально (общая энтропия не уменьшилась).

Так, в результате Второго закона термодинамики (и Landauer), некоторые типы вычислений не могут быть сделаны, не генерируя минимальное количество тепла, и это тепло не является последствием внутреннего сопротивления ЦП.

Удачи!

Добавить к другим превосходным ответам:

Иллюстрации, которые Вы обычно видите, указывают, что только процент (хотя большой) потребляемой мощности заканчивается в тепле. Однако, что точно происходит с остальными?

На самом деле почти все заканчивается в тепле. Законом сохранения энергии вся энергия (который является питанием, умноженным на время) должна закончиться где-нибудь. Почти все процессы в компьютере заканчивают тем, что превратили энергию в тепло, прямо или косвенно. Например, вентилятор превратит энергию в движущийся воздух (=kinetic энергия), однако движущийся воздух будет остановлен трением с окружающим воздухом, который превратит его кинетическую энергию в тепло.

То же идет для вещей как излучение (свет от монитора, излучение EM от всех электрических компонентов) и звук (шумы, звук от громкоговорителей), компьютер производит: Они также будут поглощены и преобразованы в тепло.

Если Вы читаете "процента", который заканчивается в тепле, которое, возможно, упомянуло один только источник питания. Источник питания должен действительно превратить большой процент своего входа в электроэнергию, не в тепло (хотя это действительно производит некоторое тепло также). Эта энергия будет затем превращена в тепло остальной частью компьютера :-).

Многое из него также переходит к перемещению Вашего жесткого диска и вентиляторов и освещения Ваш монитор.

Часть его переходит к передаче данных по сети. Думайте о том, в каком количестве питания крупная радиостанция нуждается для этого. Компьютер делает то же самое с сетевыми данными, даже если это находится в намного меньшем масштабе по антенне Wi-Fi или абонентской линии Ethernet.

Кроме того, пути в CPU и материнской плате работают в значительной степени тот же путь сетевыми передачами. Это берет энергию переместить электроны вниз те пути. Электрон не может иметь большой массы, но Вы перемещаете миллиарды из них и делаете его миллиарды времен в секунду.

Существует также энергия, используемая в во включении и выключении битов памяти, плюс память ЦП должен продолжить использовать питание поддержать текущую память, даже когда ничто иное не обрабатывается. Я не мог найти числа, но у Вас есть я заинтересованный теперь поэтому, если я действительно нахожу что-то, что я добавлю его.

Мое понимание - то, что подавляющее большинство использования энергии ЦП производится как тепло. Чтобы сделать работу, физическая система преобразовывает или перемещает энергию - ЦП действительно работает путем преобразования электрической энергии в тепло, изменяясь это - внутреннее состояние большое количество раз по пути (таким образом, часть энергии эффективно хранится какое-то время тот путь).

Протест: мое практическое обучение электроники и физики остановилось вокруг возраста 20 более чем десятилетие назад, если Вы не считаете читающего Нового Ученого, таким образом, передающий физик может собираться сказать мне, который я абсолютно неправ!

Более ранний респондент указал, что почти все заканчивается в тепле. Это почти корректно. На самом деле весь вход питания заканчивается как тепло в конечном счете. Вентилятор был хорошим примером. Вентилятор превратит энергию в движущийся воздух (=kinetic энергия), однако движущийся воздух будет остановлен трением с окружающим воздухом, который превратит его кинетическую энергию в тепло. То же понятие относится к свету от монитора и т.д. При помещении компьютерной системы, вовлекающей 250 ватт мощности в изолированную комнату конечный результат совпадает с помещением нагревателя на 250 ватт в комнате.

Да, да, центральный процессор преобразует много электричества, которое он поглощает в тепло. Мы все это знаем, поэтому сейчас к процессору подключены такие сумасшедшие охлаждающие устройства.

Однако, вы упускаете самый основной принцип электроники.

Ваша дискуссия звучит так, как будто когда электричество попадает в свет или двигатель, все это преобразуется в свет или кинетическую энергию, чего не происходит. Подумайте о простой электрической цепи: устройстве (любом устройстве), подключенном к батарее. Куда уходит электричество? Оно не останавливается на устройстве; часть его используется для того, чтобы делать все, что делает устройство, а остальное продолжается по проводу, обратно к батарее (отсюда и замкнутая цепь ).

Компьютер ничем не отличается. Носители зарядки поступают через сеть, входят в БП, затем в процессор, где они делают свою работу, создают тепло в процессе, затем остальные выходят, обратно в БП и обратно в сеть.

Иан Бойд неплохо начал с того, что указал на транзистор , но не стал его сопровождать ощутимым объяснением того, для чего именно используется электричество ("отдача" устройства, в частности, по аналогии с движением вентилятора или подсветкой светодиода). Можно провести небольшое исследование того, как работает транзистор, чтобы действительно понять его, но достаточно сказать, что электричество используется для физического изменения атомного расположения части транзистора, чтобы позволить или заблокировать поток электронов. Конечно, его "действие" не так ясно или очевидно, как движение или свет, но энергия все еще используется, чтобы сделать что-то (и, как Ян упомянул, пучок тепла создается, когда вы толкаете атомов вокруг). Я видел несколько SEM-фотографий ворот процессора в действии, которые действительно помогают визуализировать вещи; если я могу найти один, я добавлю его.