為什麼遊戲本工作時CPU和GPU的溫度可以達到那麼高的溫度?

時間 2021-05-10 15:47:43

1樓:人無完人1994

你自己看看電腦的風扇再看看筆記本大小面積就不一樣。你還是別想了想也沒用完大型遊戲。筆記本的螢幕舒服嗎?買個筆記本散熱器裡面有風扇對著吹吧沒什麼辦法

2樓:編號89757

有電阻啊。。。。

電流的熱效應,指導體通電會發熱。

最早的鎢絲燈泡就是利用了這個原理。

cpu等硬體工作時需要通電,導致發熱。

當一堆發熱件湊一起(指cpu內部的電路)自然溫度就高了。

而主機的散熱主要是指cpu外部、機箱內部的散熱。

3樓:銀翼

三體看過沒,秦始皇的人力積體電路。其實真正的CPU和GPU裡,在不到指甲蓋大的矽片裡,也是有幾百億個電子小人在努力幹活的,需要上百安培的電流去驅動他們工作,遊戲的時候,他們幹活的小人增加,幹活速度加快,發熱是很正常的啦。

4樓:

非專業人士,如有錯誤還請指正。

題目:為什麼CPU和GPU可以達到那麼高的溫度?回答:

因為在功耗和散熱條件一定時晶元面積越小,溫度越高。單獨來看100W的發熱量可能不算大,但是對於通常只有幾百平方公釐的CPU和GPU,在空冷條件下會帶來非常高的溫度。而真空腔均熱板/熱管有著遠高於普通金屬和矽晶元的導熱係數,使用均熱板/熱管連線散熱鰭片等效於提高了CPU/GPU和散熱鰭片的接觸面積。

在理想情況下,對於給定的CPU,其功率與電壓的平方和頻率成正比。而CPU消耗的絕大部分電能都轉化成了熱能,為了降低功耗和發熱,降低工作電壓和頻率成了移動晶元的主流選擇。[1]

[2][3]

考慮CMOS反相器(非門)的能量轉化,其功率可分為三部分:動態功率 、短路功率 和漏電功率 。其中和遠小於,可以忽略。[1]

[2][3]

CMOS反相器由乙個P溝道MOS管(負載管)和乙個N溝道MOS管(輸入管)組成。負載管源極接高電壓 ,輸入管源極接地,負載管和輸入管柵極接輸入端,負載管和輸入管漏極接輸出端。要求 V_+|V_|" eeimg="1"/>,其中 為N溝道MOS管的開啟電壓, 為P溝道MOS管的開啟電壓。

[4]對於P溝道MOS管,柵極施加低電平導通,柵極施加高電平截止;對於N溝道MOS管,柵極施加高電平導通,柵極施加低電平截止。對於CMOS反相器,輸入低電平時,負載管導通,輸入管截止,輸出高電平;輸入高電平時,輸入管導通,負載管截止,輸出低電平。

把反向偏置的MOS管看成電容器,正向偏置的MOS管看成短路。由於任一工作狀態下,CMOS反相器均有乙個MOS管導通和乙個MOS管截止,在變換狀態時,截止的MOS管放電,導通的MOS管充電。由於電容中儲存的能量為 ,每個工作週期CMOS反相器變換兩次工作狀態,這些能量最終以焦耳熱的形式釋放,因此總共有 的電能被消耗。

[3]由乙個週期內的能量消耗不難推出CPU的功率 ,考慮到CPU中包含成千上萬個這樣的閘電路,因此有 。[3]

如果把矽晶元看成在水平面上完全均勻的物體(近似處理,實際上並不可能。從單晶矽到矽晶元要進行蝕刻摻雜氧化金屬化佈線等處理,早已不再是矽單質),在發熱功率恆定和相同的散熱條件下,晶元面積越小,溫度越高。

想象這樣乙個場景:矽晶元上方緊貼著一塊足夠大的銅板,銅板上方有足夠多的水,銅板下方除矽晶元外為理想真空。將矽和銅視為理想晶體,在水平方向上規則均勻排布。

忽略矽晶元的厚度,銅板的厚度固定,水的溫度恆定。忽略介面的空隙和氣泡。忽略熱對流和熱輻射。

忽略邊界效應。

由已知條件容易得出銅板上表面的溫度 恆定。當矽晶元的發熱功率 恆定時,體系最終會趨於穩態。此時所有熱量均通過矽-銅介面豎直向上傳導,符合一維定態熱傳導。

設銅板在豎直方向上的導熱係數為 ,銅板厚度為,矽晶元面積為 。根據傅利葉定律,可以計算出銅板下表面的溫度 。

對 進行積分,

,解得 。

,解得。

由於 ,

因此 。

這個結果是在理想化的條件下得出的。實際上矽晶元並非均勻的。晶元與散熱裝置之間存在空隙。

桌面CPU採用釺焊/矽脂導熱封裝,散熱器底座、熱管和鰭片採用焊接方式連線,對熱管進行壓扁和折彎,對鰭片表面進行鍍鎳處理。這些因素都會在一定程度上降低散熱效果。此外必須指出的是,這裡忽略了水平方向上的熱傳導,在實際應用中由於矽晶元的面積有限,在矽晶元邊緣與銅板之間的熱傳導是不均勻的。

5樓:楊生

以前的CPU工作頻率低下,而且是直接跟散熱器接觸,所以溫度很低。

現在的CPU在高頻率下執行,而且被封裝在乙個殼子內,就相當於裝在一口鍋裡,溫度能不高麼,所以現在的常規散熱器已經力不從心了。

未來CPU頻率進一步提公升以後,現有的散熱難度將是產家最頭痛的難題。

6樓:哆啦A夢沒有大雄

害,不就是散熱系統不行嗎,其他回答整的那麼玄乎。

筆記本空間小,塞不下像台式電腦那麼大的散熱器,而遊戲本又得有和台式電腦差不多的效能,所以只能在不損壞硬體的合理範圍內,適當提高溫度限。

7樓:哈哈哈

本質上來說就是晶元由大量的開關元器件和放大元器件組成,但是晶元裡具體有沒有放大元器件貌似我不太知道誒。

開關元器件閉合的時候由於本身電阻性會產生通態損耗,這部分只要上電就會發熱,無論有沒有用到效能,但是只有很小一部分。但是動作的時候會產生開關損耗,由開到關或者由關到開就會有一部分電能變成熱。

儘管現在的開關器件可以做到99.99%的效率,但是如果乙個CPU工作在12V,3.6ghz,每秒鐘上三十億次的動作產生的損耗也是想當可觀的,所以工作頻率越高,通態損耗就越小,但是開關損耗會迅速增大,發熱也就會上公升。

放大元器件則是主要工作在通態,以通態損耗為主,很少動作,但是效率不高。

因此晶元在高頻使用時會發大量熱。

此外晶元工作確實是需要很大電流的,主要是因為工作電壓低。

譬如空調工作在220v市電,10A電流就可以達到2.2千瓦,CPU工作電壓是12V,所以200W的功耗就需要近20A了。

這點在航模上也是類似的,高效能的航模電機工作電流也不低於30A。

低電壓就必須要大電流才有足夠的功率補償上億個電晶體每秒三十億次甚至更高的功率損耗。

8樓:曲奇Co0kie

CPU的發熱機制主要有兩部分因素:蘭道爾原理和電晶體的工作模式。

怎麼理解蘭道爾原理(Landauer's Principle)?

具體到CPU和GPU內部,最小的單位是乙個電晶體。電晶體的開、關狀態改變必須要消耗能量。

但是蘭道爾原理只是給出了理論的最小值,如果按這個理論值計算,那乙個100億電晶體、執行於4GHz的CPU只需要0.115W。

所以,絕大部分功耗的消耗,其實都是熱量消耗:

電晶體的基本工作模式就是通過Source和Gate兩極的電壓,從而控制Drain極的電流,電流有無決定電晶體的開關。在這個過程中,三極內的電子流動均會消耗一定的電能,並變成熱量

電晶體不是100%通斷的,有少量的漏電流。漏電流不走導線,而是在各級之間由高壓到低壓。這個過程和走導線一樣消耗電能並變成熱能

乙個CPU電晶體之間的互連線長度,如果拉成一根,長度是在幾萬km這個級別。如此巨量的導線因為電阻的存在,同樣發熱

所以整個CPU和GPU的發熱幾乎可以視為純電阻,因為絕大多數電能都是在各電晶體內和電晶體之間的流動過程中被電阻消耗發熱。

跟渦流沒有什麼關係。乙個CPU上千個觸點中,有超過一半是供電引腳。就乙個CPU算有著200W的功耗,但是平分在每個引腳的電流只有不到1A,分給幾十M個電晶體和它們之間的線路消耗。

這並不是什麼巨大的數字。

9樓:

1、先講一講晶元為什麼會發熱?CPU和GPU都是晶元,晶元就是通過傳輸電流來傳遞資訊的,電流在流經電阻的時候會發熱。就像燈泡會發熱一樣,如果傳遞的資訊量巨大,那麼發熱量肯定也巨大。

這是CPU和GPU發熱的原因。

2、CPU和GPU無論玩不玩遊戲都會發熱。你開機的那一刻已經在發熱了,只不過感知不強。至於為什麼玩遊戲的時候感知那麼強,是因為遊戲相當於大型軟體,運算量大自然要發熱很多。

你去渲染或者執行一些大型專業軟體,發熱量也是巨大的。

這個時候一般要用一些方法來給CPU和顯示卡散熱。

比如顯示卡散熱風扇,就像下面這張圖。

你看賣顯示卡的的都要吹一下散熱風扇,為啥,不散熱晶元工作效率就降低了,甚至會beng一下燒掉。顯示卡外面風扇,銅管,那麼大,其實裡面晶元就一點點,做那麼大也是為了散熱。

CPU的散熱風扇也是乙個道理,只不過CPU散熱風扇可以更加肆無忌憚的堆料,體積大了散熱效果肯定好。銅管用的多了,導熱性能好了肯定散熱效果好。如果用水冷,直接用水來吸收熱量,那效果也是槓槓的。

這也是為什麼微軟要把伺服器放到海底,散熱成本低。如果有條件,我相信將來阿里,微軟他們能把伺服器放到北極的冰川裡去,如果能更省錢的話。

3、講一講筆記本為什麼這麼熱?剛才我們講到了CPU的散熱方法,顯示卡因為體積原因,肯定沒有CPU的散熱方法那麼直接了當。那麼筆記本上當然就更得節制了。

要知道,筆記本的厚度還趕不上顯示卡。

這是聯想R7000P的散熱,這款機器的散熱在筆記本裡面算是比較好的。可以看到2個小風扇分布兩端,中間肯定有銅管連著,CPU和顯示卡都被焊在主機板上。但是這個散熱水準和台式電腦比起來真的是弱爆了。

台式電腦在玩大型3A遊戲的時候還要動不動70-80度,筆記本玩遊戲的時候發熱就太正常了。為什麼台式電腦感受不到熱量,因為沒人玩遊戲的時候抱著台式電腦,但是有人玩遊戲的時候抱著筆記本。

所以筆記本玩遊戲那麼熱?

原因1:先天性不足,和台式電腦比起來散熱先天性不足,為了照顧體積散熱器不能做太大。拯救者系列散熱比較好,重量也是很重的。沒有麒麟臂,不要隨便買遊戲本。

原因2:廠家不同,筆記本散熱水準參差不齊,散熱水準差的筆記本對電腦效能影響也很大。同樣的配置,不一定同樣的效能。

原因3:沒人抱著台式電腦玩遊戲,戰術後仰。

10樓:UnnamedDante95

根據熱力學第二定律:

「不可能製成一種迴圈動作的熱機,從單一熱源取熱,使之完全變為功而不引起其它變化」

CPU和GPU從電源取得電能,並不能把所有能量用來做功——也就是輸出特定電訊號,一部分「高品質」電能會耗散成為「低品質」的內能(熱),這是乙個熵增的過程

你電腦再強也幹不過物理定律啊(狗頭)

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