Напряжение ядра процессора

редактировать

Напряжение ядра процессора (VCORE ) - это напряжение источника питания , подаваемое на CPU (который представляет собой цифровую схему ), GPU или другое устройство, содержащее ядро обработки. Количество мощности, которое использует ЦП, и, следовательно, количество тепла, которое он рассеивает, является произведением этого напряжения и потребляемого им тока. В современных ЦП, которые представляют собой схемы CMOS, ток почти пропорционален тактовой частоте, ЦП почти не потребляет ток между тактовыми циклами. (См., Однако, подпороговую утечку.)

Содержание

1 Энергосбережение и тактовая частота
2 ЦП с двойным напряжением
3 См. Также
4 Ссылки
5 Внешние ссылки

Энергосбережение и тактовая частота

Для экономии энергии и управления нагревом многие процессоры портативных и настольных имеют управление питанием функция, которую программное обеспечение (обычно операционная система ) может использовать для динамической регулировки тактовой частоты и напряжения ядра.

Часто модуль регулятора напряжения преобразует напряжение 5 В или 12 В или какое-либо другое в любое напряжение ядра процессора, необходимое для процессора.

Имеется тенденция к снижению напряжения сердечника, что позволяет экономить электроэнергию. Это представляет проблему для разработчиков КМОП, поскольку в КМОП напряжения поступают только на землю, а напряжение питания, исток, затвор и сток полевых транзисторов полевых транзисторов имеют только напряжение питания или нулевое напряжение на них..

Формула MOSFET : $ID = k ((VGS - V tn) VDS - (VDS / 2) 2) {\ displaystyle \, I_ {D} = k ( (V_ {GS} -V_ {tn}) V_ {DS} - (V_ {DS} / 2) ^ {2})}$ $\, I_ {D} = k ((V _ {{GS}} - V _ {{tn}}) V _ {{ DS}} - (V _ {{DS}} / 2) ^ {2})$ говорит, что текущий $ID {\ displaystyle I_ {D }}$ $I_ {D}$ , подаваемое полевым транзистором, пропорционально напряжению затвор-исток, уменьшенному на пороговое напряжение $В tn {\ displaystyle V_ {tn}}$ $V _ {{tn}}$ , который зависит от геометрической формы канала и затвора полевого транзистора и их физических свойств, особенно емкости. Для уменьшения $V t n {\ displaystyle V_ {tn}}$ $V _ {{tn}}$ (необходимого для уменьшения напряжения питания и увеличения тока) необходимо увеличить емкость. Однако управляемая нагрузка представляет собой другой затвор полевого транзистора, поэтому требуемый ток пропорционален емкости, что, таким образом, требует от разработчика поддерживать емкость на низком уровне.

Таким образом, тенденция к более низкому напряжению питания работает против достижения высокой тактовой частоты. Только улучшения в фотолитографии и снижение порогового напряжения позволяют улучшить оба аспекта одновременно. С другой стороны, приведенная выше формула предназначена для полевых МОП-транзисторов с длинным каналом. Поскольку площадь полевых МОП-транзисторов уменьшается вдвое каждые 18-24 месяцев (закон Мура ), расстояние между двумя выводами переключателя MOSFET, называемое длиной канала, становится все меньше и меньше. Это меняет характер зависимости между напряжениями на клеммах и током.

Разгон увеличивает тактовую частоту процессора за счет стабильности системы. Чтобы выдерживать более высокие тактовые частоты, часто требуется более высокое напряжение ядра за счет энергопотребления и рассеивания тепла. Это называется "перенапряжение". Перенапряжение, как правило, связано с выходом процессора за пределы его технических характеристик, что может повредить его или сократить срок службы процессора.

ЦП с двумя напряжениями

ЦП с двумя напряжениями использует конструкцию с разделенной шиной, поэтому ядро процессора может использовать более низкое напряжение, в то время как внешнее напряжение ввода / вывода (I / O ) остается на уровне 3,3 В для обратной совместимости.

ЦП с одним напряжением питания использует одно напряжение питания по всей микросхеме, обеспечивая как питание ввода-вывода, так и внутреннее питание. По состоянию на 2002 год Микропроцессор # Статистика рынка, большинство ЦП - это ЦП с одним напряжением. Все ЦП до Pentium MMX - это ЦП с одним напряжением.

ЦП с двойным напряжением питания были введены для увеличения производительности, когда увеличение тактовой частоты и более тонкие процессы производства полупроводников вызвали чрезмерное тепловыделение и проблемы с источниками питания, особенно в отношении портативные компьютеры. С помощью регулятора напряжения уровни напряжения внешнего ввода-вывода были преобразованы в более низкие напряжения для уменьшения потребляемой мощности, что привело к уменьшению нагрева для возможности работы на более высоких частотах.

VRT - это функция более старых процессоров Intel P5 Pentium, которая обычно предназначена для использования в мобильной среде. Это относится к разделению питания ядра от напряжения ввода / вывода. Процессор VRT имеет напряжение ввода-вывода 3,3 В и напряжение ядра 2,9 В для экономии энергии по сравнению с типичным процессором Pentium с напряжением ввода-вывода и ядра 3,3 В. Все процессоры Pentium MMX и более поздние версии использовали этот так называемый блок питания с разделенной шиной питания.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки