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Warum steigt bei Takterhöhung die Wärmeabgabe der CPU?

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muracha:
 :redface: ich dacht das sind transistoren  :slam:
aber in ansätzen wars doch richtig  :clown:

Fantometer:
ist aber afaik schon alles zusammengefasst.. ;)   http://de.wikipedia.org/wiki/Verlustleistung  <- da steht auch noch mehr

Iceberg:
hmm, das von amduser is schon recht hilfreich. Währ aber gut, wenns noch einer mit klarem kopf ausformuliert. Ist ja doch nicht ganz Irre-elevant für mein Referat...

btw @ amduser:
peak und down? 1 und 0?
ich glaub du meinst hig und low, logisch 1 und logisch 0, ein und aus^^

Peak ist eine spitze, ein kurzzeitiger, hoher ausschlag. Ein Impuls eben (unendlich hoch und unendlich schmal... theoretisch zumindest).

Ich denke du wolltest eine Frequenz erklären, kann das sein? Oder meinst (mehr oder weniger) nicht gewollte Spannungen?

dennisstrehl:
In CPUs werden MosFETs verwendet. Um MosFETs umzuschalten, muss das Gate umgeladen werden. Das Gate wirkt dabei wie ein kleiner Kondensator.

Mehr Takt => Mehr Schaltvorgänge => Mehr Umladvorgänge => Mehr Strom nötig.
Mehr Strom bei gleicher Spannung => Mehr elektrische Leistung die in die CPU rein geht und als Wärme abgegeben wird.

Das ist das was ich mal gelesen hab und mir sehr schlüssig erscheint.

Edit: Vielleicht noch was zur VCore:
Mit mehr VCore werden diese Gate-Kapazitäten auch auf eine höhere Spannung geladen. Für die Energie in einem Kondensator gibt's ne Formel (U²*C*irgendeine Konstante), daran kann man sehen dass mit höherer Spannung die Energie zum Umladen quadratisch ansteigt.

nemon:
jap, dennis hat recht. in einem Prozessor sind bekannterweise abermillionen feldeffekttransistoren verbaut. deren gate bildet mit der sperrschicht einen kondensator von zugegebenermaßen kleiner kapazität (selbst bei leistungsfets ist diese kapazität nur im bereich 1-100pF), aber die kapazität multipliziert sich mit der anzahl an transistoren, immerhin >>100mio stk., und der taktfrequenz, ebenfalls mit >1mrd. schaltvorgängen/s seh hoch. dies ist ein linearer zusammenhang, natürlich vorausgesetzt, dass die gleichen berechnungen durchlaufen, also je takt gleich viele transistoren durchschalten, denn wenn es nichts zu berechnen gibt, stehen die transistoren quasi still und schalten nicht, es fließt also kein strom zum umladen, und die stromaufnahme sinkt deutlich spürbar. es gilt: I = Q / t und Q = Qgate * Nfet * f => I = Qgate * nfet * f / t, bei t nehmen wir praxishalber mal 1 sekunde an, dann fällt die einheit sekunde schonmal raus, da die frequenz die einheit 1/s hat, die frequenz bleibt dann als einheitenloser faktor, nennen wir ihn mal k zurück. => I = Qgate * Nfet * k. hier sieht man gut das lineare verhalten des stroms zur taktfrequenz. die energie eines kondensators ist: W = 0,5 * C * U², die Leistung des prozessors ist damit W = 0,5 * Cfet * Ucore² * Nfet * k. und was sieht man hier alles in allem schön? wieder, dass der strom linear zur frequenz steigt, und auch quadratisch zur versorgungsspannung. dies bedeutet, dass eine frequenzanhebung anfangs deutlich mehr stromverbrauch produziert, bei fortschreitendem oc aber die stark ansteigende leistungsabgabe durch die spannungserhöhung. nehmen wir mal ein krasses beispiel, eine cpu wird mit 40% mehr vcore (macht dann etwa faktor wurzel2) und doppeltem takt betrieben. demnach vervierfacht sich die leistungsabgabe !!! wer es also an die grenzen treibt, braucht nicht nur einen cognag beim öffnen der stromrechnung, auch ein anständiges netzteil und insbesondere eine vielphasig ausgelegte und richtig dimensionierte spannungsversorgung auf dem mainboard.

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