Por que processadores multicore produzem menos calor

Question

Estamos usando processadores multi-core parcialmente, porque o desperdício de calor de processadores de núcleo único era alto para suportar. (correto?)

Agora, estamos usando processadores multi-núcleo que criam menos calor e precisam de menos energia , embora tenham um desempenho muito melhor do que os antigos processadores de núcleo único.

Qual é o motivo? Por que o melhor processador multi-core não precisa produzir mais calor?

    

Answer 1

Adicionar núcleos por si só não diminui o TDP. No entanto, o desenvolvimento de processadores multicore coincidiu com uma transição para arquiteturas mais eficientes. Além disso, em cargas de trabalho multithread, mais núcleos em velocidades mais baixas usarão menos energia do que núcleos menores e mais rápidos com o mesmo desempenho.

• O processador mais comum antes do uso difundido de processadores multicore era o Intel Pentium 4 . O P4 era notório pelo consumo extremamente alto de energia, com um projeto que enfatizava strongmente a alta velocidade do clock em relação ao desempenho real :

The two classical metrics of CPU performance are IPC (instructions per cycle) and clock speed. While IPC is difficult to quantify due to dependence on the benchmark application's instruction mix, clock speed is a simple measurement yielding a single absolute number. Unsophisticated buyers would simply consider the processor with the highest clock speed to be the best product, and the Pentium 4 had the fastest clock speed.

• Os processadores Intel Core 2 e Core i mais recentes são fabricados em processos de semicondutores mais eficientes e usam mais eficiência arquiteturas que proporcionam melhor desempenho mesmo em velocidades de clock menores, consumindo muito menos energia e gerando muito menos calor. Veja também: Por que as gerações mais novas de processadores são mais rápidas com a mesma velocidade de clock?

• Os aplicativos modernos tendem a usar muitos processos e processos separados que podem ser executados em núcleos de processador separados. Especialmente em aplicações altamente paralelas, um processador quad-core operando a 2 GHz frequentemente terá desempenho significativamente melhor do que um processador single-core operando a 5+ GHz, até porque os núcleos independentes podem trabalhar em seu próprio thread de processador. Em um processador de núcleo único, a sobrecarga de comutação de contexto pode degradar significativamente o desempenho com várias tarefas.

• Além disso, o consumo de energia de um processador aumenta drasticamente à medida que as taxas de clock aumentam. Taxas de clock mais altas, especialmente quando você passa dos 4 GHz, exigem grandes aumentos na voltagem do núcleo do processador V _CORE . A dissipação de calor aumenta com o quadrado V _CORE , o que significa que velocidades de clock extremamente altas se aproximam dos 5 GHz e são muito difíceis de atingir e podem comprometer significativamente a confiabilidade do processador . Isso significa que, para a maioria das cargas de trabalho, um processador com vários núcleos gerará muito menos calor do que um processador de um único núcleo para a mesma quantidade de desempenho.

Answer 2

O design do processador entra nos fundamentos de EE sólidos, mas a razão técnica pela qual depende muito dos processadores dos quais você está falando (você não pode realmente igualmente comparar a saída térmica de um Intel 40386 a um Intel Core i7 mesmo que você não pode realmente igualmente comparar a saída térmica de um processador de núcleo único para um processador multi-core).

Por todas as contas, se algo usar menos energia, produzirá menos calor (a menos que especificamente construído para fazer o oposto, como um aquecedor).

A maior razão pela qual os processadores hoje são mais eficientes do que seus ancestrais é que simplesmente os avanços científicos nos ajudaram a entender como podemos extrair mais eficiências de certas áreas de um processador.

Por outro lado, outra razão pela qual os processadores multi-core são melhores no mundo da computação atual também tem a ver com o tempo no processador. Se eu estou rodando um player de música, enquanto escrevo uma palavra doc e navego na web, cada um desses programas tem que lutar por uma fatia do tempo do processador, o que significa que meu processador single core está trabalhando mais não), mas se eu tivesse um processador de 4 núcleos, eu poderia ter cada processo rodando em seu próprio núcleo (processador) e assim não ter a carga de trabalho extra completa que um único núcleo poderia ter.

TL; DR: quanto mais um processador tiver que funcionar, mais calor será gerado, mais eficiente será no trabalho, embora possa se traduzir em eficiências na geração de calor (ou seja, um processador mais eficiente pode gerar menos calor).

Espero que ajude.

    

Answer 3

Não; processadores multi-core não foram adotados porque produzem menos calor. Eles foram adotados porque você pode fazer mais trabalhos quando tiver vários núcleos fazendo trabalho ao mesmo tempo. Como um efeito colateral de ser capaz de fazer o trabalho mais rápido, o processador pode voltar a dormir mais, e nesse estado, ele usa muito menos, ou mesmo zero de energia. Processadores anteriores, mesmo quando ociosos, usavam muito mais energia, mas muito trabalho foi feito para reduzir o consumo de energia ociosa para zero ou próximo a ela (trocando tudo ou a maior parte dele). A razão principal, porém, para processadores modernos que usam muito menos energia é simplesmente que eles usam transistores menores, que requerem menos energia para trocar, e operam com tensões mais baixas, o que mais uma vez desperdiça menos energia.