假如電腦處理器不會發熱，運算能力會怎樣？

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如題

從技術角度講，不發熱，意味著沒有熱損耗。

沒有熱損耗，意味著這玩意是超導體

超導體，意味CPU不再是半導體，失去了開關效應。

那麼，從邏輯上講，你將不再擁有一片處理器，沒有運算能力，而是一片CPU造型的優質導體，可喜可賀。

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好吧，題主誠懇的問了，那我們在假設一下，我們是五維生物，能夠自由操縱普朗克常數，從而製造了一片能在超導與完美絕緣體間瞬間切換的神器，那麼它將具有怎麼樣的性能呢？

首先我們假設這片晶元依然採用酷睿架構與圖靈計算機體系，擁有相同的同頻IPC（否則就無法討論算力這種東西了），同時在超導與完美絕緣間的切換耗時為0（神器，懂嗎？）

且該處理器通過神器的次元技術，使得所有電子都按半徑整齊排列，每次開關都正好能放過一個電子，維持信息傳遞功能的最低要求。

那麼制約該CPU的頻率的因素，很顯然的，就是每秒鐘能通過多少單個電子對不對。

計算這個就很簡單啦。

極限頻率=光速/電子半徑

至於這究竟是多少Ehz，就有請諸位朋友代為計算了，小手機算不出來。

居然邀請了我這個半吊子半導體工程師……試著開腦洞答一下吧……

電路發熱的主要來源是電流流經電阻導致的耗散熱。

所以如果說CPU不發熱了，那就要討論兩種情況：電路沒有電阻了，或者電路的電阻還在，但是耗散熱奇蹟般地消失（本應該轉換成熱能的這部能量以某種形式跑到異次元空間了，或者根本沒有這方面的能耗）了。

簡單說，微電子電路的高頻信號的延遲是和電路電阻和電容的乘積成正比的。

第一種沒有電阻的情況下，電路延遲會大大下降，不再成為限制時鐘頻率的主要因素。但是時鐘頻率的上限還是有的。一是頻率上升到一定程度，信號波長變小到和半導體線路一個數量級的時候，導線就成了天線了，電路行為完全不一樣了，這時候應該用什麼模型我這個微波渣就不在這裡逞能了。二是CMOS電路的基本模型就是CMOS管子里的電容不斷充放電的過程。充放電過程越快（即前面說的延遲越小），要求的電流就越大。既然這個問題裡面沒有假設人類的電源的供電能力以及電池（對於移動設備來說）製造水平衝破天際，那麼CPU的頻率上限也要受到電源能力的限制。

第二種了，既然電阻還在，延遲就不會下降。但是我們還是拿到一些好處的，比如可以不考慮晶元的熱密度，設計上的限制可能會少一些（具體如何影響晶元的最終尺寸和結構我還是答不出來的）；再比如晶元可以持續運行在極限頻率而不用擔心發熱太高把晶元燒掉，這對手機製造商是個好消息也是個壞消息。好消息在於手機可以有更好的性能，可以不考慮手機內的散熱問題；壞消息在於要加入更大容量的電池來支持持續的高頻運行。

就這樣吧。

還研究啥新架構，無腦堆規模就解決性能問題了。

首先不是特別理解你的問題。

什麼叫不會發熱？是真正的完全不發熱還是發熱程度微乎其微，只用散熱片甚至不用散熱片就可以用的程度？

前者以目前的技術來說不太現實，我們還沒有超導處理器，有電阻有電流就會發熱。

後者的話不用假如，很多處理器都是只需要散熱片就可以工作的，比如你手裡的手機。

運算能力？看跟誰比唄。

那麼我們解決人類歷史上里程碑一般的問題。每個CPU都能跑到將近30G的頻率。不會再有顯卡和ASIC這種差別。因為沒有功耗差異。一個核心配20M緩存成為實際。晶元之間的差別就是大小。因為核心太快了。複雜指令集的天下。ARM根本不會出現。INTEL或成最大贏家。

不會發熱那他不就涼了？

中央處理器CPU不發熱，那麼代表他所消耗的能量全部轉化為了信息熵。那麼它將擁有精細模擬整個宇宙的能力。換句話說，它就是上帝。

大冬天的，就靠著AMD活著呢，你還不讓它發熱，意欲何為？

先說結論，物理上不發熱是不可能的。

系統的信息每增加1bit，其能量至少增加ln2×kT，其中k為玻爾茲曼常數，T為溫度。

溫度的定義是 $frac{1}{T}=frac{dS}{dU}$ ，系統能量改變，溫度必然也改變，所以不發熱是不可能的。

你可以考慮一下熱力學第二定律，不發熱就意味著沒有運算，就算你搞出個啥超導體的來，也是不可能不發熱的。

站在假設成立的角度。

所謂的「不發熱」

參考液態氮超頻

那樣的話CPU晶元運算受限於晶體管數量，而不再限制與電壓。

實際表現，不好說畢竟晶體管數量就那那麼多，一味的提高時鐘頻率感覺效果不大

不發熱意味著不用任何能源的計算。這個其實並不違反物理法則，只是和現有的計算機不同。這種不同能量的計算叫做可逆信息處理，reversible computing.

其實常規計算損失能量的原理很顯而易見，最基本的那些邏輯門，比如非與門，兩個輸入端但是只有一個輸出端，所以知道信息輸出的話無法逆轉回輸入信息，也就是說有一部分信息丟失了，變成了熱能。

但是假如說有一類邏輯門電路，輸入輸出都是三個，而且全程是超導，這樣理論上就可以做到沒有任何能量損失的計算。這種技術無論是邏輯層面上（進出都是三個的邏輯門以及其應用計算的可行性）還是工程層面上（可以處理信息的超導體）都還沒有確鑿證據。但是同時它也不違背已知的物理定律。

詳情參考報廢了的電腦主機

理論上並不是不可能，可以用自旋或者其他自由度傳遞信息，不一定非用電荷。眾所周知cpu上要有散熱風扇，避免過熱引起性能下降。如果沒有熱損耗，就不會有這個問題，也會更省電。

拋開物理定理，沒有熱損耗就可以無限超頻，性能取決於你給的起多少電費

個人認為這就是【又要馬兒跑又要馬兒不吃草】。。。

關機後不發熱