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cpu的功耗和发热量关系

2018年01月09日 09:45 网络整理 作者: 用户评论(0

中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,ArithmeTIc Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。

物理结构

CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。

逻辑部件

英文Logic components;运算逻辑部件。可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作,也可执行地址运算和转换。

寄存器

寄存器部件,包括寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定点数和浮点数两类,它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间(或最终)的操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。

控制部件

英文Control unit;控制部件,主要是负责对指令译码,并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

其结构有两种:一种是以微存储为核心的微程序控制方式;一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。

微存储中保持微码,每一个微码对应于一个最基本的微操作,又称微指令;各条指令是由不同序列的微码组成,这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后,即发出一定时序的控制信号,按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作,即可完成某条指令的执行。

简单指令是由(3~5)个微操作组成,复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。

cpu的功耗和发热量关系

我们不难发现,很多高功耗处理器往往它的发热量也较高,所以在谈及CPU的功耗问题时,与其联系最紧密的自然就是处理器发热。然而,在实际应用中CPU功耗的提升是否带来明显的发热量增加?而两者的增长趋势是否呈现1:1的线性态势?

欲探究CPU的实时功耗与温度的关系,通过下面这个小测试就可以证明。笔者使用酷睿i7 3770K平台,将CPU未进行超频,针对空载、游戏、满载三种环境,来测试实时功耗与CPU温度。

cpu的功耗和发热量关系

空载环境实时功耗

在空载环境下,酷睿i7 3770K的CPU温度为32度,核心温度为31度,CPU核芯显卡分度为32度。而在功耗方面,空载环境下的酷睿i7 3770K实时功耗仅有6.93W。

cpu的功耗和发热量关系

中负载环境实时功耗

而在运行3D游戏时,测试平台CPU温度为49度,核心温度分别为38度、48度、44度、35度,核芯显卡温度为43度。酷睿i7 3770K在运行游戏时,实时功耗达到了40.93W。

cpu的功耗和发热量关系

满载实时功耗

使用SP 2004将所有CPU核心进行满载,在此时的处理器功耗与温度都达到了最高值。酷睿i7 3770K在满载环境下的实时温度达到了62度,CPU核心温度分别为59度、62度、58度、51度,核芯显卡温度为62度。而在功耗方面,酷睿i7 3770K的满载实时功耗为53.09W。

CPU温度与功耗存在何种关系?

首先可以肯定的是,CPU的温度确实是随着功耗的增加而增加,而且其提升幅度也比较明显。根据实时数据可以总结到,酷睿i7 3770K在中负载环境下增长了17度,而满载环境则又增长了13度。

cpu的功耗和发热量关系

酷睿i7 3770K实时功耗温度汇总

但是在实时功耗方面,中负载比空载功耗要提升了34W,而满载功耗更是提高了12.16W。由此可见,中负载环境下CPU的功耗提升要比满载还要明显。

cpu的功耗和发热量关系

CPU功耗与温度关系示意图

从功耗与温度增长趋势可以看出,从空载进入到中负载环境下CPU功耗提升十分明显,而从中负载进入满载环境时功耗增长幅度明显放缓。由此可以证明,CPU的功耗与温度的提升曲线并不是一个直线,而是更加类似于曲线,即达到一定峰值之后CPU功耗提升放缓。

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( 发表人:龚婷 )

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