Napětí jádra CPU - CPU core voltage
CPU napětí ( V CORE ) je napájecí napětí přivádí do procesoru (což je digitální obvod ), GPU , nebo jiného zařízení, které obsahuje zpracovací jádro. Množství energie, které CPU využívá, a tedy množství tepla, které odvádí, je součinem tohoto napětí a proudu, který odebírá. V moderních procesorech, které jsou obvody CMOS , je proud téměř úměrný rychlosti hodin , přičemž CPU mezi hodinovými cykly nečerpá téměř žádný proud. (Viz však podprahový únik .)
Úspora energie a rychlost hodin
S cílem pomoci šetřit energii a správu tepla, řada notebooků a stolních procesorů mají Power Management funkci, která umožňuje software (obvykle operační systém ), aby nastavit takt a napětí jádra dynamicky .
Modul regulátoru napětí často převádí napětí 5 V nebo 12 V nebo jiné napětí na jakékoli napětí jádra CPU, které CPU vyžaduje.
Trend směřuje k nižším napětím jádra, která šetří energii. To představuje pro návrháře CMOS výzvu, protože v CMOS napětí jdou pouze k zemi a napájecí napětí, zdroj, brána a odtokové svorky FET mají pouze napájecí napětí nebo nulové napětí.
MOSFET vzorec: říká, že proud dodávaný FET je úměrná brána-zdroj napětí, snížené o prahové napětí , které je závislé na geometrickém tvaru FETy kanálu a brány a jejich fyzikální vlastnosti, zejména kapacity . Aby bylo možné snížit (nutné jak ke snížení napájecího napětí, tak ke zvýšení proudu), je třeba zvýšit kapacitu. Ale poháněné zatížení je ve skutečnosti další brána FET. Proud potřebný k jeho řízení je úměrný kapacitní kapacitě, což tedy vyžaduje, aby návrhář udržel nízkou hodnotu.
Trend směrem k nižšímu napájecímu napětí proto funguje proti cíli vysoké rychlosti hodin. Pouze vylepšení fotolitografie a snížení prahového napětí umožňují obojí zlepšit najednou. V jiné poznámce je výše uvedený vzorec pro MOSFET s dlouhým kanálem. S tím, jak se oblast MOSFETů každých 18-24 měsíců ( Mooreův zákon ) snižuje na polovinu, se vzdálenost mezi dvěma terminály přepínače MOSFET zvaná délka kanálu zmenšuje a zmenšuje. Tím se mění povaha vztahu mezi svorkami napětí a proudem.
Když je procesor přetaktován, jeho rychlost se zvýší za cenu stability systému. Aby odolaly vyšším hodinám, je často nutné zvýšit napětí jádra za cenu spotřeby energie a odvodu tepla. Toto se nazývá přepětí . Přepětí obecně zahrnuje spuštění procesoru mimo jeho specifikace, což může poškodit nebo zkrátit životnost procesoru.
Duální napětí CPU
Dvojího napětí procesor používá provedení split-rail , aby nižší napětí, které mají být použity v jádru procesoru zatímco vnější vstup / výstup ( I / O ) napětí zůstává 3,3 V pro zpětné kompatibility.
CPU jedno napětí používá jediný napájecí napětí v celém čipu, dodávat jak Napájení I / O a vnitřní síly. Od roku 2002 Statistiky mikroprocesorů trhu , většina procesorů je jedno-napěťových procesorů. Všechny CPU před Pentium MMX jsou CPU s jedním napětím.
Byly zavedeny procesory s duálním napětím pro zvýšení výkonu, když zvýšení rychlosti hodin a jemnější procesy výroby polovodičů vedly k nadměrné produkci tepla a obavám o napájení, zejména pokud jde o přenosné počítače . Pomocí regulátoru napětí by se externí úrovně napětí I / O transformovaly na nižší napětí, aby se snížila spotřeba energie, což by vedlo k menší produkci tepla se schopností pracovat při vyšších frekvencích.
VRT je funkce starších procesorů Intel P5 Pentium, které jsou obvykle určeny pro použití v mobilním prostředí. Jedná se o rozdělení napájecího napětí jádra od I / O napětí. Procesor VRT má napětí jádra 3,3 VI / O a 2,9 V, aby se ušetřila energie ve srovnání s typickým procesorem Pentium, který měl I / O i napětí jádra na 3,3V. Všechny takzvané procesory Pentium MMX a novější přijaly tento takzvaný split rail napájecí zdroj.