שלום.

כן, לפעמים אני גם נהנה להבין את התאוריה של הדברים, ולכן אני רוצה להעלות את השאלה הבאה:

אני משתמש במעבד שרץ באופן קבוע על מהירות 3.6GHz.

[מדובר במעבד של AMD, כאשר אפשרות ה Cool n Quite מבוטלת לצורך העניין]

במהירות זאת, כאשר לא מתבצעת שום פעולה במחשב [idle], הטמפרטורה עומדת על 16 מעלות.

בעת הרצת מבחן מאמץ - הטמפרטורה עולה ל 30 מעלות.

השאלה שלי היא - מדוע?!

כן, כמובן שזה נראה כמעט טבעי. יותר "עומס" על המעבד, מביא לטמפרטורות יותר גבוהות. אבל זה בכלל לא ברור.

הרי גם כאשר הוא "נח" מהירותו היא 3.6, וגם כאשר הוא "מתאמץ" מהירותו זהה.

מכיוון שמדובר ברכיבי פיזי, הרי שעל פניו נראה שכמות החשמל שעוברות מנקודה א' לנקודה ב', היא זהה [שהרי ה Voltage לא משתנה בין מנוחה למאמץ]

דבר זה מבלבל אותי מאוד

3.6Ghz זהו תדר, שמצביע על יכולת לבצע בערך 3.6 מיליארד "טיקים" בשניה, כאשר כל פעולה בסיסית עשויה לקחת כמות מסוימת של "טיקים".

כאשר המעבד ב-IDLE הוא יכול לשמור על היכולת לבצע 3.6 מיליארד "טיקים" בשנייה, אך לא לנצל את היכולת הזאת. ב-IDLE המעבד נדרש לבצע פעולות לעתים יחסית רחוקות, כאשר, נניח, הרכיב הגראפי פונה אליו, או בקר הזיכרון, או משהו כזה. בין פניה אחת לאחרת הוא שומר על היכולת לבצע 3.6 מיליארד "טיקים" בשנייה, אבל לא עושה כלום. אולי הוא מקבל מיליון פניות בשנייה, אבל בין פניה לפניה הוא לא עושה כלום.

מעקב

כמו שנתן84 אמר, Ghz3.6 זה רק הפוטנציאל שלו לעבוד.

מה שגורם לו להתחמם זה התנגדות האלקטרונים בחומר שעליו הם נעים.

כשהוא לא מנצל את היכולת המלאה שלו (ביצוע חישובים), הוא לא מעביר זרם חשמלי ולכן אין בכלל אלקטרונים שצריכים לנוע ולכן הוא חם פחות.

אפשר לתת דוגמה מחיי היום יום:

כאשר הלב שלך עובד, הדם שזורם בגוף שלך מאבד את האנרגיה הקינטית שלו בתנועה בגוף שלך בתמורה לחימום הגוף (הרי הוא מתנגש בצידי הורידים והעורקים) כשאתה עכשיו יושב וקורא את זה הגוף שלך הוא לא מזרים הרבה דם יחסית ולכן חום הגוף הממוצע שלך הוא 36.5 (אל תתחכם אם אתה לא מרגישה טוב ויש לך חום של 38 P: )

אם תקום ותרוץ עכשיו 100 מטר יהיה לך הרבה יותר חם מהסיבה שהלב יצטרך להזרים יותר דם לשרירים כדי להזיז אותך במהירות גבוהה, הדם יזרום מהר יותר ויתנגש יותר בצידי הורידים ועורקים ויעביר את האנרגיה שלו לאנרגיית חום שתתבטא בכך שאתה תתחיל להזיע וכד'.

מקווה שההסבר ברור (:

כל מה שנאמר כאן נכון, אך אני אנסה להסביר את זה בצורה קצת יותר מופשטת. אני אומר מראש שיהיו בה אי אילו אי-דיוקים טכניים, אך המטרה היא להבהיר את הנקודה ולאו דווקא לדייק מבחינה טכנית.

הנקודה שבה מתבלבלים הרבה אנשים היא ההבדלה שבין תדר לבין עומס.

הקבלה רווחת היא בין מעבד למנוע של מכונית. על-פי התפיסה הזאת כאשר המחשב במנוחה הוא עובד ב"סל"ד" נמוך, וככל שהאחוזים עולים הוא מעלה סל"ד ו"מתאמץ" יותר - בדיוק כמו מנוע. כלומר, כאשר פותחים את מנהל המשימות (או כל כלי ניטור אחר) ורואים שלצד CPU מופיע 0% על-פי הגישה הזאת המעבד עובד ב"סל"ד" מינימלי וככל שהאחוזים עולים כך הוא מעלה את ה"סל"ד" שלו. אך זאת טעות יסודית.

המעבד לא עובד לסירוגין, הוא עובד כל הזמן באופן רציף. האחוזים שרואים במנהל המשימות הם אחוזי השימוש במעבד. כלומר המעבד יכול להימצא בשימוש מלא, חלקי או לא להימצא בשימוש כלל בהתאם למצב המערכת ברגע נתון.

כך שחשוב מאוד להבדיל בין התדר של המעבד, שהוא כמות הפעולות התיאורטית שהוא יכול לבצע ביחידת זמן, לבין העומס שבו הוא נמצא, או בפועל, הדרישה ממנו להוציא פקודות אל הפועל. העומס הוא תלוי שימוש, ומשתנה בנקודות זמן שונות. לרוב פעולה מתחילה ומסתיימת ובין הפעולות הללו המעבד נמצא במנוחה.

עכשיו, בתקווה לאחר שההבדלים הללו ברורים יותר, יש גם את ההיבט החשמלי. מעבד הוא מעגל משולב. הוא בנוי מרכיבים חשמליים (טרנזיזטורים) וכמו כל רכיב חשמלי, חלק מהאנרגיה שצורך המעבד הופכת לחום עקב התנגדות וחלק אחר אובד כתוצאה מחוסר יעילות (דליפות זרם, אובדן אנרגיה בטעינה ופריקה של קבלים, לפעמים אפילו עקב זרם-קצר).

המעבד ניזון ממתח מסוים כדי לאפשר לו לנצל את מלוא הפוטנציאל החשמלי שלו שמתורגם בסופו של דבר ל"ביצועים". ככל שהוא מקבל יותר מתח, כך גם הטמפרטורה שלו עולה.

במצב שבו ביטלת את פונקצית החסכון באנרגיה המעבד מקבל מתח שמספיק כדי לתמוך בתדר המרבי שלו, אך זה לא אומר שהמעבד נמצא עכשיו בעומס רציף של 100%. מצב שבו פונקציות החסכון באנרגיה מבוטלת הוא פחות חסכוני ממצב שבו הן פעילות ומורידות את המתח (ובעקבותיו את המכפלה כדי לשמור על יציבות) במטרה לחסוך בצריכת אנרגיה ופליטת החום, אך זה לא אומר שהמעבד עכשיו יעבוד בטמפרטורה מקסימלית משום שהוא עדיין נמצא במנוחה -- אין עליו עומס. הוא פשוט מקבל את המתח הדרוש לתמיכה בעבודה רציפה בתדר הגבוה ביותר שלו.

כאשר אין עומס על המעבד, פחות חשמל עובר דרך הטרנזיזטורים (חלקם אף כבויים או על הסף של להיות כבויים), נוצרת פחות התנגדות ולכן נפלט פחות חום. כשהמעבד נמצא בעומס, כלומר מתחיל להוציא לפועל פקודות, יותר טרנזיזטורים נכנסים לפעולה, ההתנגדות הכללית גדלה ולכן נפלט יותר חום. המצב הזה נכון גם כאשר פונקציות החסכון באנרגיה פעילות וגם כשהן לא. המעבד תמיד יהיה קריר יותר במנוחה מאשר במאמץ, פשוט הטמפרטורה וצריכת האנרגיה במנוחה ישתנו מעט בהתאם למתח שמקבל המעבד.

כך שחשוב מאוד להבין את ההבדל שבין תדר לבין עומס. מערכת ממוצעת נמצאת רוב שעות היממה במנוחה או בעומס חלקי לפרקים. לכן פונקציות החסכון באנרגיה הן יעילות מכיוון שאין ממש טעם שהמעבד יצרוך מתח מלא שלא לצורך. כל השעות מצטברות עם החודשים והשנים לכמות משמעותית (אולי לא משהו שמנפח את חשבון החשמל, אך עדיין), ובניגוד לדעה הרווחת והשגויה, הן גם לא "פוגעות" או מפחיתות מהביצועים של המערכת.

נראה שמעבד במאמץ הוא מקבל זרם יותר גבוהה

ב IDLE הוא מקבל את הזרם ומתחים הדרוש רק להישאר במצב ALIVE

כדי להבין את זה, צריך להבין איך עובד טרנזיסטור בסיסי וגם את המהות של מוליך למחצה.

המעבד בנוי מטרנזיסטורים שמתנהגים בצורה שונה תמיד. יכולים לנצל כל "טיק" שני (כמו שאינטל עושה עם Speed step), או פשוט לחסום מעבר זרם (העלאת ההתנגדות של הכניסה לטרנזיסטור) ואז אפשר להגיד שהטרנזיסטור לא פועל.

בהנחה שכולם פועלים (כמו שהיה במעבדים ישנים) כל מיתוג מתבצע הרבה פעמים בזמן עבודה (אתה מנסה לשנות כל הזמן פעולת הרכיב) וזה גורם לחום כי בזמן הזה יש מעבר זרם דרכו. בזמן מנוחה, יש שמירה יחסית על המצבים וכמות המיתוגים האלה נמוכה בהרבה ונפלט פחות חום.

ההסבר שלי אולי לא הכי מדויק אבל זה פחות או יותר מה שהולך שם.

נהנתי לקרוא את האשכול הזה.

הסבר טוב של about:black

ואכן כמו שהוא אמר, חלקים גדולים במעבד רדומים כשהמעבד לא צריך את מלוא "הפוטנציאל" שלו