সিপিইউগুলিকে এত বেশি কারেন্টের দরকার কেন?

আমি জানি যে একটি সাধারণ সিপিইউ (যেমন ইন্টেল বা এএমডি) 45-140 ডাব্লু গ্রাস করতে পারে এবং অনেকগুলি সিপিইউ 1.2 ভি, 1.25 ভি, ইত্যাদি এ পরিচালনা করে etc.

সুতরাং, ধরে নিই যে সিপিইউ অপারেটিংটি 1.25 ভি-তে পরিচালিত হয়েছে এবং 80 ডাব্লু এর টিডিপি রয়েছে ... এতে 64 এম্পস (প্রচুর এম্পস) ব্যবহার করা হয়।

সিপিইউর কেন তাদের সার্কিটে 1 এ এর বেশি প্রয়োজন (ফিনএফইটি ট্রানজিস্টর ধরে নিচ্ছেন)? আমি জানি যে বেশিরভাগ সময় সিপিইউ অলস হয়, এবং 60 এ সবগুলি "ডাল" হয় কারণ সিপিইউতে একটি ঘড়ি থাকে, তবে কেন একটি সিপিইউ 1 ভি এবং 1 এ চালানো যায় না?
একটি ছোট এবং দ্রুত ফিনএফইটি ট্রানজিস্টর, উদাহরণস্বরূপ: 3.0 গিগাহার্টজ এ 14 এনএম অপারেটিং করতে কত এমপি প্রয়োজন (প্রায়)?
উচ্চতর বর্তমান ট্রানজিস্টরগুলিকে আরও দ্রুত চালু এবং / অথবা বন্ধ করে তোলে?

— লিওনার্দো বসকেট
সূত্র

আধুনিক সিপিইউগুলি (যার কোনওটিই 'সাধারণ' নয়) এর নিজস্ব বিদ্যুতের প্রয়োজনীয়তা সহ একাধিক ভোল্টেজ রেলের প্রয়োজন। আপনার প্রশ্নটি অনেক অনুমান করে এবং এতে অনেক ভ্রান্ত বক্তব্য রয়েছে। আপনার অবশ্যই সমস্ত পাওয়ারের প্রয়োজনীয়তাগুলি বিবেচনা করতে হবে, কেবল একটি একক রেলের জন্য নয়।

— ওয়াসনাম

একটি আধুনিক সিপিইউতে একটি ফিনফেট ট্রানজিস্টর গণনা করুন। প্রতিটি এফইটি ভিডিডি থেকে গ্রাউন্ডে কারেন্ট সঞ্চালন করে না , তবুও A৪ এ এই সুইচিং এফইটিগুলির একটি * খুব বড় সংখ্যক * এর উপরে বিতরণ করে।

— glen_geek

@ এরিকলিপার্ট "এটি প্রাচীরের বাইরে 64৪ টি এম্পি টানতে হবে" - আমার সন্দেহ আছে যে সিপিইউ ১১০ ভি তে চালিত হবে না

— অ্যান্ড্রু মর্টন

সংরক্ষিত পরিমাণ হ'ল শক্তি, এবং গড়েও শক্তি। যদি কোনও সিপিইউ W৪ ওয়াট আঁকে, তবে বিদ্যুৎ সরবরাহ অবশ্যই সকেট থেকে কমপক্ষে W৪ ওয়াট আঁকতে হবে । এটি 110 ভি তেও <1 এ।

— এমসাল্টারস

@ এরিকলিপার্ট আপনার কম্পিউটারের মাদারবোর্ডে একটি মাল্টিপেজ ডিসি থেকে ডিসি রূপান্তরকারী রয়েছে যা সরবরাহের ভোল্টেজটি (একটি ডেস্কটপের ক্ষেত্রে 12 ভি, সম্ভবত একটি ল্যাপটপের ক্ষেত্রে 12-19V) মূল সরবরাহের ভোল্টেজকে সরিয়ে দেয়। এটি ধ্রুবক শক্তি দিয়ে সম্পন্ন হয়, সুতরাং আউটপুট কারেন্টটি ইনপুট বর্তমানের 10-20 গুণ হয়ে যায় being একটি ডেস্কটপ কম্পিউটারে 12 ভি সরবরাহ উল্লেখ না করা একটি স্যুইচিং পাওয়ার সাপ্লাই থেকে আসে যা ধ্রুবক শক্তির সাথে রূপান্তর করে। আপনার কম্পিউটারের সিপিইউতে কারেন্টটি পরিচালনা করতে সম্ভবত কমপক্ষে 100 পাওয়ার এবং গ্রাউন্ড পিন রয়েছে।

— অ্যালেক্স.ফরঞ্চিচ

উত্তর:

সিপিইউগুলি কোনও কল্পনা দ্বারা 'সাধারণ' নয়। কারণ তাদের কয়েক বিলিয়ন ট্রানজিস্টর রয়েছে যার প্রত্যেকটির অলস অবস্থায় কিছুটা ছোট ফুটো থাকবে এবং স্যুইচ করার সময় অন্যান্য ট্রানজিস্টারে চার্জ এবং স্রাব গেট এবং আন্তঃসংযোগ ক্যাপাসিট্যান্স করতে হবে। হ্যাঁ, প্রত্যেকে একটি ছোট স্রোত আঁকে, তবে আপনি যখন এটি ট্রানজিস্টরের সংখ্যায় গুণ করেন, আপনি আশ্চর্যরকম বড় সংখ্যার সাথে শেষ করেন। 64A ইতিমধ্যে একটি গড় বর্তমান ... স্যুইচ করার সময়, ট্রানজিস্টরগুলি গড়ের চেয়ে অনেক বেশি আঁকতে পারে এবং বাইপাস ক্যাপাসিটারগুলির দ্বারা এটি খুব সহজেই আনা যায়। মনে রাখবেন যে আপনার A৪ এ চিত্রটি টিডিপি থেকে পিছনের দিকে কাজ করে এসেছে, যা সত্যই 64৪ এ আরএমএস তৈরি হয়েছিল এবং এর চারপাশে উল্লেখযোগ্য তাত্পর্য থাকতে পারে (একটি ঘড়ির চক্রের সময় বিভিন্নতা, বিভিন্ন অপারেশনের সময় বিভিন্নতা, ঘুমের রাজ্যের মধ্যে প্রকরণ ইত্যাদি) etc. )। এছাড়াও, আপনি 1.2 ভোল্টের 3 গিগাহার্জ এবং 1 ভোল্ট এবং 1 অ্যাম্পে amp৪ এমপি প্রতিযোগিতা করার জন্য ডিজাইন করা সিপিইউ চালিয়ে যেতে পারবেন ... সম্ভবত 3 মেগাহার্টজ এ। যদিও সেই মুহুর্তে আপনাকে চিন্তিত করতে হবে যে চিপটি ন্যূনতম ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সি সহ গতিশীল যুক্তি ব্যবহার করে কিনা, তাই আপনাকে সম্ভবত কয়েকশ মেগাহার্টজ এ একটি গিগাহার্টজ এ চালাতে হবে এবং গড় পেতে সময় সময় ধরে গভীর ঘুমের মধ্যে চক্রে যেতে হয় কারেন্ট ডাউন নীচের লাইনটি হ'ল শক্তি = কার্য সম্পাদন। বেশিরভাগ আধুনিক সিপিইউগুলির কর্মক্ষমতা আসলে তাপীয়ভাবে সীমাবদ্ধ। সুতরাং সম্ভবত আপনাকে এটিকে কয়েক শ মেগাহার্টজ থেকে একটি গিগাহার্টজ এ চালাতে হবে এবং গড় স্রোতের গড়পড়তা পেতে পর্যায়ক্রমে গভীর ঘুমের মধ্যে চক্রটি আনতে হবে। নীচের লাইনটি হ'ল শক্তি = কার্য সম্পাদন। বেশিরভাগ আধুনিক সিপিইউগুলির কর্মক্ষমতা আসলে তাপীয়ভাবে সীমাবদ্ধ। সুতরাং সম্ভবত আপনাকে এটিকে কয়েক শ মেগাহার্টজ থেকে একটি গিগাহার্টজ এ চালাতে হবে এবং গড় স্রোতের গড়পড়তা পেতে পর্যায়ক্রমে গভীর ঘুমের মধ্যে চক্রটি আনতে হবে। নীচের লাইনটি হ'ল শক্তি = কার্য সম্পাদন। বেশিরভাগ আধুনিক সিপিইউগুলির কর্মক্ষমতা আসলে তাপীয়ভাবে সীমাবদ্ধ।
$I = C v \alpha f$ $I$ $C$ $v$ $\alpha$ $f$
প্রকার, রকম. গেটের ক্যাপাসিট্যান্সটি যত দ্রুত চার্জ করা হয় বা ছাড়ানো হয় তত দ্রুত ট্রানজিস্টর স্যুইচ হবে। দ্রুত চার্জ করার জন্য একটি ছোট ক্যাপাসিট্যান্স (জ্যামিতি দ্বারা নির্ধারিত) বা বৃহত্তর বর্তমান (আন্তঃসংযোগ প্রতিরোধের এবং সরবরাহ ভোল্টেজ দ্বারা নির্ধারিত) প্রয়োজন। পৃথক ট্রানজিস্টররা দ্রুত স্যুইচ করছে তার অর্থ তারা আরও প্রায়শই স্যুইচ করতে পারে যার ফলস্বরূপ আরও বেশি গড় বর্তমান ড্র হয় (ক্লক ফ্রিকোয়েনির সমানুপাতিক)।

সম্পাদনা করুন: সুতরাং, http://www.synopsys.com/commune/universityprogram/documents/article-iitk/25nmtriplegatefinfetswithraisedsourcedrain.pdf এর 25nm ফিনফেটের গেট ক্যাপাসিট্যান্সের জন্য একটি চিত্র রয়েছে। জিনিসগুলি সহজ রাখার জন্য আমি কেবল এটি 0.1 এফএফ বলছি call স্পষ্টতই এটি পক্ষপাত ভোল্টেজের সাথে পরিবর্তিত হয় এবং এটি অবশ্যই ট্রানজিস্টরের আকারের সাথে পরিবর্তিত হয় (ট্রানজিস্টরগুলি সার্কিটের তাদের উদ্দেশ্য অনুসারে আকারযুক্ত হয়, ট্রানজিস্টরগুলির সবগুলিই একই আকারের হয় না! বড় ট্রানজিস্টর আরও শক্তিশালী হয় কারণ তারা আরও বর্তমান পরিবর্তন করতে পারে, তবে এগুলির গেট ক্যাপাসিট্যান্সও উচ্চতর এবং ড্রাইভের জন্য আরও বেশি বর্তমানের প্রয়োজন হয়)।

$\alpha = 1$ $0.375 \mu A$ । 1 বিলিয়ন দ্বারা গুন করুন এবং আপনি 375 এ পান 3 গিগাহার্জ এই ট্রানজিস্টরগুলির 1 বিলিয়ন স্যুইচ করার জন্য এটি প্রয়োজনীয় গড় গেট কারেন্ট (গেটের ক্যাপাসিটেন্স প্রতি সেকেন্ডে চার্জ)। এটি 'শুট থ্রু' গণনা করে না যা সিএমওএস যুক্তিতে স্যুইচ করার সময় ঘটবে। এটিও গড়ে একটি গড়, তাই তাত্ক্ষণিক প্রবাহ অনেকটা পরিবর্তিত হতে পারে - কোনও আরসি সার্কিট চার্জ হওয়ার সাথে সাথে বর্তমান অঙ্ক কীভাবে অ্যাসিম্পোটোটিকভাবে হ্রাস পাবে তা ভেবে দেখুন। এই প্রকরণটির মসৃণতা সহ সাবস্ট্রেট, প্যাকেজ এবং সার্কিট বোর্ডে বাইপাস ক্যাপাসিটারগুলি। স্পষ্টতই এটি কেবল একটি বলপার্ক চিত্র, তবে এটি প্রস্থের সঠিক ক্রম বলে মনে হচ্ছে। এটি অন্যান্য পরজীবীকরণগুলিতে (যেমন তারের) সঞ্চিত ফুটো বর্তমান বা চার্জকে বিবেচনা করে না।

$\alpha$ $\alpha = 1$ $\alpha$ $\alpha = 0.25$ $\alpha$ $\alpha = 0.000061$ $\alpha$ । সুতরাং কেন ক্যাশে মেমরি পাওয়ার ব্যবহার সাধারণত ফুটো বর্তমানের দ্বারা প্রভাবিত হয় - এটি হ'ল স্যুইচিংয়ের পরিবর্তে ফাঁস হওয়া প্রায় বসে বসে অনেকগুলি নিষ্ক্রিয় ট্রানজিস্টর।

— alex.forencich
সূত্র

1V 1A একটি অদ্ভুত লক্ষ্য নয়, এআরএম সিপিইউগুলি সাধারণত এমডাব্লু / মেগাহার্টজ হিসাবে নির্দিষ্ট করা হয়। তুলনা হিসাবে, পুরো রাস্পবেরি পাই এ + 700 মেগাহার্টজ সিপিইউ সহ 1 ওয়াট ব্যবহার করে - যা 3 মেগাহার্জের প্রস্তাবিত তুলনায় অনেক বেশি

— এমসাল্টারস 20:56

"ওয়াট প্রতি এমআইপিএস" উল্লেখ করা আরও কার্যকর, কারণ প্রতি ঘড়ির চক্রের কাজের পরিমাণ বন্যভাবে পরিবর্তিত হয়।

— pjc50

ঠিক আছে, এটি চিপটি কী করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে তার উপর নির্ভর করে। ৮.২ ভোল্টে 3 গিগাহার্টজ এ চালানোর জন্য ডিজাইন করা 80 ডাব্লু এর একটি টিডিপি সহ একটি চিপ 1V এবং 1 এ চালাতে পারে ... তবে 1 ভিতে আপনাকে গতি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে হবে, এবং এটি 1 এ আঁকতে আপনাকে পেতে হবে 'আরও বেশি গতি ছাড়তে হবে। সেক্ষেত্রে আপনি 3 গিগাহার্জ কাছাকাছি কোথাও যাবেন না। আপনি আসলে কী অর্জন করতে সক্ষম হবেন সে সম্পর্কে আমার কোনও ধারণা নেই, যদিও আমি নিজে চেষ্টা করে দেখিনি। 3V এবং 1A এ আই 7 এর জন্য সম্ভবত 3 মেগাহার্টজ কিছুটা হতাশাব্যঞ্জক। এখন, আপনি অবশ্যই উল্লেখ করেছেন যে শক্তি পর্যায়ে চালানোর জন্য একটি চিপ ডিজাইন করা অবশ্যই সম্ভব।

— অ্যালেক্স.ফরঞ্চিচ

এগুলি সহজ নয়। বাস্তবে এগুলি আমাদের মধ্যে তৈরি করা সবচেয়ে জটিল জিনিসগুলির মধ্যে একটি।

— joojaa

মডার্ন ইন্টেল / এএমডি সিপিইউগুলি কমপক্ষে কিছু গতিশীল যুক্তি ব্যবহার করে যা আসলে খুব কম হয়ে থাকলে কাজ করতে ব্যর্থ হয় । ইন্টেল স্কাইলেকে (উদাহরণস্বরূপ) একটি সর্বনিম্ন দক্ষ ফ্রিকোয়েন্সি / ভোল্টেজ পয়েন্ট রয়েছে। এসসির জন্য এমনকি কম শক্তি / থ্রুটপুট স্তরে আঘাত করতে, এটি একটি ভেরিয়েবল ডিউটি চক্র (> = 800us সম্ভবত ~ 1GHz (সবচেয়ে দক্ষ এফ), ঘুমের মধ্যে বিশ্রামে) ঘুমের বাইরে এবং বাইরে একটি কোর স্যুইচ করে। দেখুন Efraim Rotem এর IDF2015 Skylake ক্ষমতা- Mgmt আলাপ, 53 মিনিট এ

— পিটার Cordes

উইকিপিডিয়া অনুসারে , ২০১১ সালে প্রকাশিত শীর্ষ সিপিইউগুলিতে প্রায় 0.5 থেকে 2.5 বিলিয়ন ট্রানজিস্টর ছিল। 1 বিলিয়ন ট্রানজিস্টর সহ একটি সিপিইউ ধরে নিয়ে বর্তমানের 64A গ্রাহ্য হয়, ট্রানজিস্টর প্রতি গড় বর্তমান কেবল 64nA হয়। বেশ কয়েকটি গিগাহার্টজের অপারেশন ফ্রিকোয়েন্সি বিবেচনা করে, এটি আসলে আশ্চর্যরকম কিছুটা কম।

— দিমিত্রি গ্রিগরিএভ
সূত্র

সিপিইউর উচ্চতর অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সিটির জন্য কি উচ্চতর বর্তমানের প্রয়োজন?

— লু কা

I \approx I_{0} + k f_{C} V^{2}

$I \approx I_0 + kf_CV^2$

এই মুহুর্তে, আমরা গিলে না ফেলে একই সময়ে ব্যবহার করতে পারি তার চেয়ে বেশি সিপিইউতে আমরা আরও ট্রানজিস্টর রাখতে পারি। সুতরাং যে কোনও সময়, চিপের একটি বৃহত ভগ্নাংশ হ'ল ডার্ক সিলিকন : চালিত হয় না, তবে সেখানে বসে বসে অপেক্ষা করা হয় যখন চিপের অন্যান্য অংশগুলি (বিভিন্ন বিশেষকৃত ফাংশন সহ) চালিত হয়। যেমন ভেক্টর ফ্লোটিং পয়েন্ট হার্ডওয়্যার, ভেক্টর ইন্টিজার মাল্টিপ্লায়ার্স এবং ভেক্টর সাফেল ইউনিটগুলি সমস্ত একবারে স্যাচুরেট করা যায় না, তবে একা ব্যবহার করার সময় এগুলির প্রত্যেকের হাই থ্রুপুট থাকে। এছাড়াও, বড় ক্যাশে খুব বেশি স্যুইচ করে না।

— পিটার কর্ডস

এপিএস এবং এসএএএএ ক্রিপ্টো নির্দেশাবলী, এবং ইন্টেলের বিএমআই 2 (বিশেষত পেক্সট / পিডিইপি বিট-এক্সট্র্যাক্ট / ডিপোজিট ) এর মতো সিপিইউগুলি আরও বেশি বেশি বিশেষায়িত হার্ডওয়্যার অর্জনের একটি বড় কারণ । ট্রানজিস্টর বাজেটের সাথে এমন কিছু করার জন্য যা কিছু কাজের চাপ বাড়িয়ে তুলতে পারে তবে ব্যবহার না করার সময় চালিত হতে হবে না।

— পিটার কর্ডস