ওয়ার্কিং প্রসেসর কেন আরও বেশি বৈদ্যুতিক শক্তি ব্যবহার করে?


16

আমি যখন কোডিং শুরু করলাম তখনকার মিস্টের পিছনে, কমপক্ষে আমি যতটা অবগত আছি, প্রসেসররা সকলেই একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তি ব্যবহার করেছিলেন। প্রসেসরের "নিষ্কলুষ" হওয়ার মতো কোনও জিনিস ছিল না।

প্রসেসর খুব বেশি ব্যস্ত না হয়ে থাকে, বেশিরভাগ সময় গতিবেগের সাথে ঘড়ির হার হ্রাস করে বিদ্যুৎ ব্যবহার হ্রাস করার জন্য আজকাল সমস্ত ধরণের প্রযুক্তি রয়েছে।

আমার প্রশ্ন হ'ল কেন কম ঘড়ির হারে চালানো কম শক্তি ব্যবহার করে?

প্রসেসরের আমার মানসিক চিত্রটি একটি বাইনারি 1 প্রতিনিধিত্বকারী রেফারেন্স ভোল্টেজের (5V বলুন) এবং 0 ভি প্রতিনিধিত্ব করে 0 সুতরাং আমি পুরো চিপ জুড়ে ধ্রুবক 5V প্রয়োগ করার কথা ভাবি, বিভিন্ন লজিক গেটগুলি এই ভোল্টেজটি সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে দিয়ে যখন "অফ", অর্থ একটি ধ্রুব পরিমাণ শক্তি ব্যবহার করা হচ্ছে। এই গেটগুলি যে হারে চালু এবং বন্ধ করা হয়েছে বলে মনে হয় এটি ব্যবহৃত পাওয়ারের সাথে কোনও সম্পর্ক নেই।

আমার সন্দেহ নেই যে এটি হতাশহীন নিষ্পাপ ছবি, তবে আমি কোনও বৈদ্যুতিক প্রকৌশলী নই। কেউ কী ব্যাখ্যা করতে পারে যে ফ্রিকোয়েন্সি স্কেলিংয়ের সাথে আসলে কী চলছে এবং কীভাবে এটি শক্তি সাশ্রয় করে। প্রসেসর রাষ্ট্রের উপর নির্ভর করে কম বেশি শক্তি ব্যবহার করে এমন অন্য কোনও উপায় রয়েছে কি? যেমন আরও গেট খোলা থাকলে কি এটি আরও শক্তি ব্যবহার করে?

মোবাইল / লো পাওয়ার প্রসেসর কীভাবে তাদের ডেস্কটপ চাচাতো ভাই থেকে আলাদা? এগুলি কি কেবল সহজ (কম ট্রানজিস্টর?), বা অন্য কিছু মৌলিক নকশার পার্থক্য রয়েছে?


8
আপনি ভুল, প্রসেসররা সময়ের সাথে একই পরিমাণ শক্তি কখনও ব্যবহার করেনি, এটি সর্বদা পরিবর্তনশীল ছিল। জিনিসগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে সরলীকরণ করে, কেউ ধরে নিতে পারেন যে শক্তি কেবলমাত্র একটি একক ফ্লিপ-ফ্লপ মান স্যুইচ করার জন্য ব্যয় করা হয়। অতএব, প্রতি সেকেন্ডে যত বেশি গণনা করা হয়, অভ্যন্তরীণ নিবন্ধগুলি যত বেশি তাদের মান পরিবর্তন করে, তত বেশি শক্তি ব্যয় হয়।

2
আমি যদি আমার ইলেক্ট্রনিক্সগুলি সঠিকভাবে মনে রাখি তবে বেশিরভাগ "নষ্ট" শক্তি (ওরফে "হিট") ফুটো হয় (ওরফে (ছোট) পরিমাণে প্রবাহিত যেখানে কোনও প্রবাহ না ঘটে)। যখন আপনি ক।) একটি উচ্চতর ভোল্টেজ এবং খ) উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে স্যুইচ করেন তখন এটি আরও ঘটে more বেশিরভাগ আধুনিক সিপিইউগুলি তাদের নিম্ন-বিদ্যুতের রাজ্যে ভোল্টেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সি উভয়ই হ্রাস করে (এবং তারা এর মধ্যে কেবল একটি হ্রাস করলেও এটি একটি লাভ)।

3
@ এসকে-যুক্তি: অনেক historicতিহাসিক প্রসেসর ইসিএল যুক্তি ব্যবহার করেন যা ঘড়ির হার যাই হোক না কেন প্রায় একই পরিমাণ শক্তি খরচ করে। সিমুর ক্রে সিডিসি 8600, ক্রে -1, ক্রে এক্স-এমপি, ক্রাই ওয়াই-এমপি, ক্রি টি 90 ইসিএল ব্যবহারের জন্য ডিজাইন করেছেন। উইকিপিডিয়া ইসিএল যুক্তির নিবন্ধে অন্যান্য সংস্থাগুলির আরও কয়েকটি তালিকা রয়েছে lists আপনি কি বলছেন যে এই মেশিনগুলি কখনই ছিল না, বা আপনি বলছেন যে তারা প্রসেসর হিসাবে গণনা করে না?
ডেভিড্যাকারি

প্রসেসরগুলি থামার নির্দেশ ব্যবহার করে শক্তিও সঞ্চয় করে। অপারেটিং সিস্টেমের কার্নেল প্রসেসরটি জাগ্রত করতে একটি টাইমার সেট করতে পারে এবং প্রসেসরের ঘুমিয়ে যাওয়ার জন্য সেই নির্দেশটি কার্যকর করতে পারে।
ওসকার স্কোগ

উত্তর:


24

এই গেটগুলি যে হারে চালু এবং বন্ধ করা হয়েছে বলে মনে হয় এটি ব্যবহৃত পাওয়ারের সাথে কোনও সম্পর্ক নেই।

এই যেখানে আপনি ভুল। মূলত, প্রতিটি গেটটি একটি অবিশ্বাস্যভাবে ক্ষুদ্র ক্যাপাসিট্যান্স সহ একটি ক্যাপাসিটার। "সংযোগ স্থাপন" এবং "সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে" ভোল্টেজটি চালু এবং বন্ধ করে গেটের ভিতরে বা তার বাইরে একটি অবিশ্বাস্যভাবে ক্ষুদ্র বৈদ্যুতিক চার্জ স্থানান্তরিত করে - এটি এটিকে ভিন্নভাবে কাজ করে তোলে।

এবং একটি চলমান বৈদ্যুতিক চার্জ একটি স্রোত, যা শক্তি ব্যবহার করে। বিলিয়ন গেট থেকে এই সমস্ত ছোট স্রোত কয়েক সেকেন্ডে কয়েক বিলিয়ন বার স্যুইচ করা হচ্ছে।


স্মৃতিতে যা ঘটছে - ড্রাম মেমরি। প্রসেসরের কাছ থেকে পাওয়া স্মৃতি (ক্যাশে) এসআরএএম ব্যবহার করে যা ক্যাপাসিটারগুলির সাথে প্রয়োগ করা হয় না ...

7
@ এম থ্রিথডম্যান: আমি ক্যাপাসিটার হিসাবে লক্ষ্য করা ইলেমেনেটের কথা বলছি না। প্রতিটি ট্রানজিস্টর, সিপিইউর অভ্যন্তরে প্রতিটি উপাদানগুলির একটি ক্যাপাসিটেন্স থাকে।

7

এস কে-যুক্তির মন্তব্যে উল্লেখ করা হয়েছে যে বেশিরভাগ শক্তি স্থিতিশীল রাষ্ট্রের পরিবর্তে ফ্লিপ-ফ্লপ পরিবর্তন করতে সত্যিই ব্যয় হয়।

গতিশীলভাবে হ্রাস করার জন্য দুটি প্রধান জিনিস আপনি আইআইআরসি করতে পারেন।

  1. যদি কোনও চিপের পুরো অঞ্চল আটকে না দেওয়া হয় তবে আপনি সম্ভাব্যভাবে সেই অঞ্চলগুলির জন্য বিদ্যুৎ সম্পূর্ণভাবে বন্ধ করে দিতে পারেন

  2. ক্লক ট্রি নিজেই সিস্টেমের বৃহত্তম পাওয়ার ড্রেনগুলির একটি, মূলত এটি একটি সিস্টেমের দ্রুততম স্যুইচিং অংশ হিসাবে as সুতরাং ঘড়ি গাছ নিজেই শক্তি হ্রাস তাৎপর্যপূর্ণ।


ঘড়ির গাছ কি?
akaltar

2
কাকতালার প্রসেসরের প্রতিটি উপাদানকে ঘড়ির সংকেত বিতরণ করে এমন সমস্ত লাইনকে মোট যা ঘড়ির সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করা দরকার।
মাইকেল বর্গওয়ার্ট

6

বৈদ্যুতিন সার্কিট দ্বারা গ্রাহিত বিদ্যুতের দুটি উপাদান রয়েছে:

  • ফুটো, যা ফ্রিকোয়েন্সি ধ্রুবক থেকে কম বা কম স্বতন্ত্র এবং প্রযুক্তি এবং কাজের ভোল্টেজের উপর নির্ভর করবে;
  • স্যুইচিং শক্তি, যা ফ্রিকোয়েন্সি উপর নির্ভর করে (এটি বিভিন্ন ক্যাপাসিটেন্স, ট্রানজিস্টর এবং তারগুলি লোড এবং আনলোডের কারণে হয়)

খরচ হ্রাস করার জন্য, প্রসেসর ডিজাইনাররা বেশ কয়েকটি কৌশল ব্যবহার করেন:

  • লোডের উপর নির্ভর করে ফ্রিকোয়েন্সিটি সংশোধন করা (এটি কেবল স্যুইচিং পাওয়ারে কাজ করবে)
  • শক্তি কমাতে বা এমনকি সার্কিটগুলির কিছু অংশ যখন তাদের প্রয়োজন হয় না তখন তাদের শক্তি বন্ধ করা

এই কৌশলগুলির ফলস্বরূপ রয়েছে যে আপনার লোডের উপর নির্ভর করে আপনি বিদ্যুৎ খরচ পিওভির চেয়ে ভাল হয়ে যেতে পারেন, হয় ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করুন বা পুরো গতিতে "স্প্রিন্ট" করছেন এবং তারপরে সার্কিটের একটি উপসেট কাটাতে পারেন।


এটাও সম্ভব যে ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করা অপারেটিং ভোল্টেজ হ্রাস করতে দেয় (কারণ ট্রানজিস্টরগুলি তখন কিছুটা ধীর হয়) ফুটো হ্রাস করতে পারে।
TEMLIB

0

কম ঘড়ির হারে চালানো কোনও নির্দিষ্ট কাজ সম্পাদনের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তিকে প্রভাবিত করে না। এমনকি যদি আপনি ফুটোয়ের জন্য অ্যাকাউন্ট করেন এবং সম্পূর্ণভাবে স্যুইচ অফ করতে সক্ষম হন তবে এটি প্রয়োজনীয় শক্তি বাড়িয়ে তুলতে পারে।

কোথায় একটি নিম্ন ঘড়ি হার শক্তি সংরক্ষণ করে থাকে এছাড়াও অপারেটিং ভোল্টেজ হ্রাস করতে সক্ষম হচ্ছে। ভোল্টেজ হ্রাস করা প্রায়শই বেশি সময় ধরে সক্রিয় থাকার প্রয়োজনের ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি সঞ্চয় করে।


আমি শনকে রাজি করি না। ঘড়ির হার কমিয়ে পুরো ক্লক-চেইনের সাথে জড়িত সমস্ত পরজীবী সুইচিং ক্ষয় হ্রাস করে, যা একটি সাধারণ সিপিইউতে বিশাল। আমার অ্যাটম নেটবুকটি 1GHz এ চলে, যদি আমি সিপিইউটি 500MHz এর নিচে নামিয়ে থাকি তবে এটি কুলার থেকে চালিত হয় এবং সরবরাহ থেকে দৃশ্যমানভাবে কম শক্তি এনে দেয় এবং এটি কার্যকে প্রভাবিত করে - এটি সম্পূর্ণ হতে দ্বিগুণ সময় নেয়।
rdtsc

2
@rdtsc এখন যত্নশীল। শন লিখেছেন শক্তি , না ক্ষমতা
পাইপ

@rdtsc আপনি শক্তি এবং শক্তিকে বিভ্রান্ত করছেন। প্রথম অর্ডার, একটি নির্দিষ্ট টাস্কের জন্য নির্দিষ্ট সংখ্যক ক্লকচক্রের প্রয়োজন হবে। দুটি ব্যাটিং অপারেটিং পয়েন্টে কোনও ব্যাটারি কীভাবে আপনার কার্যকে প্রতিক্রিয়া জানাবে সে সম্পর্কে ভাবুন।
শান হোলিহানে

আঃ হ্যাঁ এখনও এখানে প্রথম কাপ কফি উপর কাজ। :) আমার এটি পরিমাপ করতে হবে তবে আমি মনে করি যে ব্যবহৃত শক্তি আসলে কম ঘড়ির হারের সাথে কিছুটা বেশি হবে , যেহেতু একটি আধুনিক সিপিইউতে প্রতি সেকেন্ডে হ্যান্ডেল করার জন্য অনেকগুলি পর্যায়ক্রমিক ইভেন্ট রয়েছে। একটি ধীর ঘড়ির জন্য এগুলির আরও অনেক কিছুই থাকবে এবং আরও বেশি অর্থ টাস্ক সমাপ্তির জন্য আরও দীর্ঘ সময়।
rdtsc

কিছু সংশ্লিষ্ট পটভূমি পড়া anandtech.com/show/9330/exynos-7420-deep-dive/6
শন Houlihane
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.