為什麼計算機計算會發熱?

時間 2021-05-11 08:35:15

1樓:Harry Zhu

算盤就是基本不發熱的計算機;

計算機就是更快速的算盤 ,你以3.0GHz每秒的頻率撥動算盤珠,然後你看看它熱不熱就知道了。

如果我能生產出假 CPU(i9),國家會處罰我賣假貨嗎?

2樓:已解除安裝

先上答案:現有的經典計算機大多是不可逆計算機,計算機在不可逆計算中擦除1位元消耗的下限是其中是玻爾茲曼常數,T是計算機所處的溫度[1]。

實際上無論是經典計算機還是正在研究的量子計算機設計原則上都可以不消耗任何熱量,但實際上我們現有的計算機在計算時不得不發熱,而且隨著運算量的增大發熱量也會增大,即便是硬體足夠優秀,導熱性極好,發熱依舊是存在的,這是因為我們現在的計算機大多是可逆計算機[2](和一位答主思想一致):

計算中的能量消耗實際上與計算的可逆性有關

假想我們有乙個與非門,它有兩個輸入位元和乙個輸出位元,這個門是不可逆的,比如說與非門輸出結果為1,那麼輸入可能是00,01,10中的任何乙個,也就是輸入到門的部分資訊在門運算的時候被丟失了,而且是不可恢復的(不可逆的),或者說一些資訊被擦除了。

Landauer原理[1]向我們說明了要擦除資訊就必須消耗能量,類似的思想馮諾依曼大神也有。

(第一形式)假如計算機擦除1位元的資訊,散發到環境的能量總量至少是 ,其中 是玻爾茲曼常數,T是計算機所處的溫度。

當然從熱力學定律、熵的角度,定理可以重述為:

(第二形式)假如計算機擦除1位元的資訊,環境的熵增量至少是 , 其中 是玻爾茲曼常數

也就是說,計算機在不可逆計算中擦除1位元消耗的下限就是 ,我們在計算中需要各種門在操作,位元也在不停的擦除,尤其是現在CPU那麼強大,計算速度極快,發熱量大也就是必然的了。

當然我們也在努力接近這個下限,2023年左右的計算機每個邏輯計算大概消耗 ,現在估計很小了,我們CPU速度提高了很多倍,而功耗也在不斷的變小。

當計算模型是可逆模型時,這樣資訊擦除消耗的熱量也就不存在了,相關的模型有撞球模型。

[1]R.Landauer Trreversibility and heat generation of computing process .IBM J.

Res.Dev,5;183(1961)

[2]M. A. Nielsen and I.

L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge University Press,New York, 2000).

3樓:魏來

這個問題是在問為什麼計算機運算量越大發熱越嚴重吧?

其實這個問題很好解釋

計算機cpu內部有無數個MOS管,每個MOS管都相當於乙個電控開關,當開關斷開時,支路斷路,當開關閉合時,支路工作。計算機在執行運算任務時,各個MOS管分工不同,但可以簡單理解為運算量越大,工作的MOS管越多,也就是說,併聯支路數越多

那麼根據簡單的串並聯原理,當支路數越多的時候,總電阻就越小,P等於U^2/R,U不變(穩壓電源),R越小,功率越大,如你所說,消耗的功率不會用到其他的地方,所以只能用來發熱

或者說,電阻越小,電流就會越大,電壓不變,功率等於電壓乘電流,所以功率就變大了

4樓:杜洋

因為有電壓了,所以電子就必然會在電壓下發生移動,電子移動了就必定會有一定概率與介質的原子核發生碰撞,那就必然會發生動量的轉移,布朗運動加劇,溫度就上公升了。

當然當電子與原子核發生碰撞的概率降到0,就成超導體了。

5樓:「已登出」

因為計算機在使用過程中實際上是在整合資料用於輸出,而輸出前這些資料是從一些凌亂的電磁訊號轉化為有序的電磁訊號(任何訊號轉化都是),且不說電阻的問題,這一過程是熵減過程,必定要產生熱量以維持其自發進行。

類似的還有電鍍之類的

6樓:浣熊

其實,計算機計算需要能量,但計算不消耗能量。

但是現在的電子計算機無法實現能量無損計算,原因是電路結構中用了很多非可逆的閘電路,如與非門,或非門。這就導致輸出的熵小於輸入的熵,由熱力學定律可知,熵減無法自發發生,需要消耗能量。這就是經典電子計算機發熱的根本原因。

7樓:

電腦發熱不是我們想要的,但是電腦的電路中有許許多多的電容和電阻,它們都會導致電流產生損耗,損耗的電流就轉化成了熱……我們也想只產蘋果不要蘋果樹啊,但是不現實嘛(笑)

說不定將來的計算機是沒有電阻的,也就不會發熱了……嗯,反正想想又不要錢

8樓:

發熱量變大是因為電壓提高以提高時鐘頻率。

機械效率是啥東西,sata 盤倒是是需要一點,機械效率 100,是乙個走路計算機麼。

無序到有序,必然要做功。

電能不變熱能,也會變成其他東西,計算機是耗能的,用不是充電器。

另外,不發熱,螢幕咋亮了。

發生這種事,大家都不想的。

做為乙個計算機,最要緊的就是開心。

熱能就熱能吧,這種事不能強求。

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