CPU GPU一個時鐘內最大會有多少比例的晶體管同時翻轉？

01-05

算算CPU GPU理論動態功耗。問一下大概什麼數量級的比例。50%？10%？或者更低？

這個設計晶元的才有準確值。這個參數稱為toggle rate，但是上面某某的估計顯然有錯誤。

CPU 按照其性能應該在2-5%之間。

1，CPU內部不只一個時鐘，不能以最快的時鐘來估算。時鐘還會進行門時鐘分解，進一步降低翻轉率。

2，如果進入數據是隨機的，平常用20%的toggle rate 進行估算，這是門時鐘之後。這個toggle rate 的原因是ND2/NR2 需要2個同翻轉，結果才能翻轉。而且數據有可能在計算後50%概率保持不變。

3，CPU 有很大的cache在裡面，翻轉率高不了。

我設計的晶元經常翻轉率在65+%，這功耗簡直了。

看到這個問題和後面的回答，有些意見：1.toggle rate是一個衡量因素，但這個對衡量測試覆蓋率有價值，對於題主要的問題沒有解決。

2.大多數的CPU/GPU都有typical功耗，少數還有Maxim電流（可以推算出功耗），typical一般就是那幾個bench運行後的測量值，但這個Maxim就好玩了（以前AMD的這個是算出來的）

挖個坑，有空再更

有意思, 來估算一下吧:

例子: Intel i7-920 Intel? Core? i7-920 Processor (8M Cache, 2.66 GHz, 4.80 GT/s Intel? QPI) Product Specifications

假設目前這個CPU正在以它的最大設計功率(TDP)運行: 130 W

45nm製程的Vdd是0.800V-1.375V, 按最高值1.375算, 所以電流是130/1.375 = 94 A

簡化一下, 假設內部每一個門電路都是反相器.

45nm製程下, 假設每個NFET最小管的寬度為90nm - 電流為90nm * 1.36mA / um = 0.1224mA

假設每次翻轉電流取平均值, 每個NFET電路翻轉消耗電流0.0612mA (無腦 / 2)

對應, 94A 相當於 1,535,947個晶體管"翻轉".

然而i7-920裡面一共有 731 million (731,000,000) 個晶體管

所以即便是以極限頻率操作, 每個時鐘周期翻轉的晶體管不過0.2%

以上估算做了很多很多假設, 所以最終答案只是數量級上有參考價值.