Они не равны. Процессор не обогреватель. Т.е. если процессор потребляет 10Вт энергии, то и тепла он выделяет на эти же 10Вт энергии?
Нет, при энергопотреблении в 10Вт тепла он выделит меньше, трудно сказать сколько, но явно меньше, допустим порядка 9Вт. Энергопотребление процессора всегда выше его тепловыделения.
Причём тут много переменных, и чем выше температура процессора тем растёт и его энергопотребление, токи утечки в полупроводниковых pn-переходах тоже растут с температурой, как и сопротивление дорожек процессора.

Энергопотребление - процесс потребления энергии процессором.
Тепловыделение - процесс выделения энергии процессором, которую должна отводить система охлаждения, чтобы обеспечить нормальную работу процессора.
Излучение — процесс испускания и распространения энергии в виде волн и частиц.

Транзисторы переключаются на высокой частоте и некоторая часть энергии излучается в виде электромагнитного излучения равном частоте переключения транзисторов, а также часть энергии переходит в радиачастотное и микроволновое излучения.

Не существует равенства между энергопотреблением и тепловыделением, ни для одного устройства на этой планете.

И во что же этот ватт превращается?

dE fENDER в квадрилиарды петабайт информации

Транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.
Напряжение, а также сила тока, потребляемая входной цепью транзистора, гораздо меньше напряжения и силы тока в выходной цепи.
В настоящее время микропроцессоры Intel собираются на трёхмерных транзисторах (3d транзисторы) именуемых Tri-Gate. Суть технологии в том, что теперь сквозь затвор транзистора проходит особый High-K диэлектрик, который снижает токи утечки.

На всякий случай напомню, что такое энергия - это мера перехода движения материи из одной формы движения в другую форму движения. И напомню существование закона сохранения энергии, который говорит, что с течением времени энергия не исчезает в никуда и не появляется из ниоткуда.

- Кстати, верно для источников постоянного хранения информации - ничтожная часть затраченной энергии переходит в потенциальную энергию перемещенных электронов.

Добавлено спустя 3 минуты 24 секунды:

И?

Тавтология получается.
Какое отношение диелектрики и Tri-Gate имеют к потреблению и выделению энергии? Почти вся энергия которая поступает на процессор уходит в виде тепла, остальное составляет менее 0,1%, которое тоже в итоге формируется в тепло. Если подал на процессор 10W то получай 10W назад, ну может 9.999W, но никак не 9W.

Лица, имеющие высшее техническое образование, могут прочесть две отличные статьи, откуда берется тепло при вычислениях в современных процессорах:
http://habrahabr.ru/post/113332/ и http://offline.computerra.ru/2004/538/33163/ посвященных обратимой логике.
Если вкратце:
В вычислительных машинах происходят два процесса: преобразование электрической энергии в тепловую из-за несовершенства материалов (паразитные потери, назову это Тип 1) и преобразование электрической энергии в тепловую при уничтожении информации (собственно КПД процессора, "полезное" потребление, Тип 2). Большая часть потери электрической энергии относится к Типу 1, незначительная - к Типу 2. В статье указывается, что для Итаниума2 1.5ГГц энергия, выделяемая по Типу 2 = 0,147 Вт. Если взять его мощность за 100 ватт, то можно сказать, что его КПД = 0,147 % (не 14.7 %!). Однако, с ростом совершенства материалов эта часть будет расти. Большая часть статей описывает иной подход к логическим вычислениям, которая позволит опять уменьшить эту долю (т.е. КПД процессора), но это не относится к теме.

Из-за чего возникают эти потери энергии? С Типом1 все просто - он возникает при движении электронов в проводниках и полупроводниках - электроны, изредка натыкаясь на атомы, сообщает им часть своего импульса, вещество греется - это переход электрической энергии в тепловую - движения атомов вещества. Если бы существовали материалы, одновременно обладающие свойствами полупроводника и сверхпроводимости - то про этот тип потерь можно было бы забыть вообще.

Однако тепловыделение по типу2 даже в условиях сверхпроводимости по прежнему бы имело место. Это тепловыделение происходит в логических вентилях принимающих на вход большее количество бит, чем выдающих на выход. Например, логический элемент 2AND (И) - у него 2 входа и 1 выход. Когда он получает 2 бита информации на вход и выдает 1 бит информации на выход - ему приходится выделять количество энергии, связанное с 1 битом информации - 0.017 эВ.

Т.е. если представить представить процессор (упрощенный до логического 1 вентиля) в виде аналогии: возьмем систему, где по желобам катаются шары для боулинга. в системе некоторый черный ящик (элемент И), который работает по принципу - если в него одновременно вкатываются 2 шара, то из него выкатывается 1 шар, иначе не выкатывается ничего, то имеем следующее распределение энергии - на входе в систему имеем энергию, придающую движение двум шарам, на выходе - энергию выкатившегося шара (если он вообще выкатится), то потребление энергии будет равно = энергии нагрева желобов от катящихся шаров (тип1) + энергии нагрева черного ящика, который поглощает импульс ударяющихся в его стенки закатывающихся шаров (которая незначительная по сравнению с уровнем нагрева желобов, Тип2).

Плюс в реальной электрической системе еще есть энергия перехода в различные виды излучения, типа электромагнитного - при движении электронов в магнитных полях. Так вот - эта энергия ничтожна даже по сравнению с типом2 и ее относят опять же к потерям Типа1. В моей аналогии ей будет соответствовать нагрев и движение воздуха при качении шаров.

Дальше - нагретые тела будут стремится привести температуру системы к температуре окружающей среды, излучая инфракрасное (тепловое излучение) и передавая тепло воздуху = это все никакая не другая и не новая энергия, а та же самая, которую мы уже посчитали.

Никаких других волшебных процессов в электронных вычислительных системах нет. Все, точка.

dE fENDER Короче говоря процессор это шлюзы, сколько воды влил столько и вытекло. Чем меньше транзистор тем больше у него будет токов утечки. Это возмещается более усовершенствованными диэлектриками, но реальные цифры известны только инженерам Интела.

Ууууух ты какой тут сегодня зачетный петросянник Еще чуть-чуть, и докатимся до существования и оценки материальности души и прочей гундятины

Они там лишние множители приписали, так что сказать неверно будет. Транзистор выделяет больше чем требуется - не часть КПД. Переключение транзисторов - не полезная работа, GIP/GFLOP - полезная. Простая операция (2+2=>4) теряет 1 значение.

Для условного процессора с 64-битными вычислениями общей мощностью 1 TFLOPS (7970 на 1074 MHz например, а вот NV не считаются, т.к. 32-битные) эта мощность составит 64*2^40~=0.7*10^14, умноженное на 3*10^-21, то есть 2.1*10^-7 ватта. Или 200 нановатт. Для обычного х86 - только 30 нановатт.

Но и то полезной работой её не назвать, т.к. это потеря информации. А полезный выход - новая информация.

Можно всё это подсуммировать сказав что современные процессоры имеют очень низкий КПД и являются ПЕЧами.

С транзистором не все так просто. Тут гораздо тяжелее подобрать подходящую аналогию, понятную всем. Конечно же, "количество воды" (электронов) на входе будет = количеству "воды" на выходе. А вот ее энергия уменьшится на количество тепловой энергии, выделившейся в шлюзе, что позволит спекулировать на тему того, что эта энергия была затрачена на некие "вычисления".
Плюс еще учтите:
1. Транзистор не является логическим элементом, это аналоговый прибор.
2. Как следствие, непосредственно он не оперирует с логическими величинами (битами), а с электрическими. Логические величины появляются на более высоком уровне абстракции - логических вентилях.
3. Он не является необходимым элементом вычислительной машины, а вот логические вентили (хотя бы один Штрих Шеффера (И-НЕ), из n-го количества которых можно собрать любую логическую функцию) - являются обязательными.
4. Ну и в конце-концов, человек должен понимать, как работает транзистор, а при наличии этого понимания у него наверняка было бы и понимание механизма тепловыделения при вычислениях.

Эти потери необходимы для проведения вычислений, поэтому их можно называть "полезными" в кавычках. По крайней мере, с точки зрения процесса получения итогового результата они полезней, чем потери на нагрев проводников.

Хорошо хоть не энергия.

Добавлено спустя 15 минут 3 секунды:


До сих пор в шоке от этого... Так прям вживую представляю - в результате расчета задачи новый 10ваттный процессор Intel в течение 1 часа выделил 9 ватт/час тепла и 1 ватт/час новой информации.

Энергопотребление никак с температурой не связано, а TDP напрямую связано с ней, так что "не путать мягкое с теплым".

Вы видите хоть одно слово в моём тексте про выделение информации?
Невозможно получить 10Вт, произвести с помощью них полезную работу (расчёты) и после этого выделить ещё 10Вт в виде тепловой энергии.
КПД устройства не может превышать 100%. Здесь уже присутствует один вид преобразования из электрической энергии в тепловую, нельзя производить преобразования одного вида энергии в другой вид энергии без потерь.

Часть электронов пробежится по логическим цепочкам, не встретив помех и не выделив тепловой энергии, часть ввиду высокочастотного спектра преобразуется в иные виды энергии отличные от тепловой, электромагнитные, радиочастотные, микроволновые, и инфракрасные.

Ответ про выделение в виде тепловой энергии 99,853% меня вполне устраивает, это не 100%, как вы пытаетесь доказать.

666MAXIMUS999 а как насчёт того, что "полезные вычисления" это абстрактная величина?
Чем например полезнее кодирование DVD-рипа, чем запуск процессора вообще без какой-либо осмысленной программы (типа ":start jmp start")? Если скажете, что такая программа не производит вычислений вообще, то приведу вам в пример файл pidgen.DLL из виндовса - он весь от начала до конца лишён какого-то полезного смысла, и более того придуман, чтоб доставлять неудобства людям и зря расходовать такты процессора

А вы на 3 страницах топика покажете мне, где я разделяю вычисления процессора на полезные вычисления и бесполезные?
Я не делал подобных абстрактных делений с совершенно абстрактными понятиями.
Я лишь утверждаю что нельзя получить 100% энергии, произвести с помощью них вычисления, и затем ещё выделить эти же 100% энергии в виде другого вида энергии без потерь.

Вот только так как раз и можно.
Прямо на процессоре в тепло уйдёт где-то 95%-99% - остальные проценты уйдут в тепло на дорожках внешних шин и на антеннах, куда наведётся ЭМИ с них. Суммарно теплом будет 100.0(0)%.

КПД у процессора быть не может в принципе. КПД - это процент энергии, преобразуемой в тот же или другой вид энергии.

При этом тепловая энергия стоит немного особняком, поскольку она и является потерями.
Т.е. преобразование всегда выглядит так: E [энергии затрачено] -> η*E [энергии нового вида] + (1-η)*E [тепловой энергии]. Последняя часть есть потери.

Информация же вообще не является видом энергии. Энергия в ней не хранится. Поэтому КПД процессора - все равно что КПД банки пива, песни или подоконника, его нет.

отсыпь и мне...

Физическая работа процессором все же выполняется Он, по идее, является генератором логических состояний шины данных. Каждый генерируемый бит имеет определенное энергетическое содержание. Не сам по себе, ессно, а его физическое выражение в виде электрического сигнала в данной конкретной системе. Можно взять энергию в джоулях, можно заряд в кулонах - не суть. Факт тот, что передача все же происходит.
Можно суммировать перетекающие заряды/энергию со знаком. Правда тогда если нулей больше, чем единиц, значит проц кушает не только питание, но и шину - КПД получится вообще отрицательным А максимальный тогда, когда на выходе сплошные единицы, от чего толку ноль. При осмысленной работе вероятность возникновения нулей и единиц равна, значит и КПД стремится к нулю.
Можно конечно сложить по модулю, хотя это уже за уши. И все равно в конечно счете даже этот мизер рассеивается в виде тепла практически на месте.

хватит!прекратите!