CPU為什麼要耗電？

01-05

在不降低運算能力的前提下，有沒有可能製造出來不用耗能（或者耗能趨向於0）的CPU？

兩部分：動態功耗和靜態功耗。

動態功耗：運算時要改變邏輯01，對電容充放電，電流通過極小的電阻產生。

靜態功耗：通俗的講，就是漏電流。電源到地之間不是理想的開路，總有電流漏下去。

麻煩去看看蘭道爾極限

Landauer"s principle

運算的過程本質上就是獲取信息

信息具有負熵

根據熱力學第二定律要降低系統的熵需要能量

簡單的話就是這麼解釋了——雖然現在CPU主要的功耗不在這裡，一顆1TFlops的處理器，這方面消耗的能量只有10^-7W的數量級。

現在的cpu 主要的功耗在於晶體管漏電（靜態功耗）和寄生電容的充放電（動態功耗），但這都是有可能被抑制的

不耗能從原理上就不可能被實現

首先，像人一樣，思考需要大腦在運轉，大腦運轉就需要能量。

其次，CPU是要給電才會工作的，這個給的電壓就是他的能量來源

晶體管組成了大型的邏輯器件，進而組成了可以實現運算的CPU。

理想模型中，晶體管是不耗電的。而實際中，每個晶體管是會有漏電現象（就像自來水管會滴水一樣）。每個晶體管的漏電大概是在納瓦數量級的，這看似很小

但以22nm技術為例，一個CPU上有13億個晶體管 13億個晶體管時刻在漏電，就產生了一個很大的功耗問題

CPU的運算速度的提升的根本，是因為製造技術的提高，從而可以在一個CPU上集成更多的晶體管。速度提高，晶體管的數量就要增加，同時功耗就要增高，功耗增高最直接的表現就是更多散熱。現在的製造技術可以比22納米更精細，但之所以沒有應用其中一個重要的原因就是散熱，大量的晶體管的散熱會融化晶元本身。

把功耗控制在一個可接受的水平已經是CPU製造的一個巨大的挑戰，更不要提把它降到零了。

不能

CPU運行需要不斷擦除上一步信息

擦除信息將降低系統熵

系統熵降低必須依靠外界做功

所以CPU耗能有嚴格的統計物理學下限

雖說現在的CPU耗能遠高於這個下限

光子計算機有可能接近不耗電

之前的答案各種不靠譜。

運行中的數字電路內部有無數個節點，幾乎都在做高速的01轉換，電學上就是不斷改變每個節點上的電壓。

節點都有電容，改變電容上的電壓就要耗電，不可違背的物理學。

這一部分稱為動態功耗，是晶元總功耗的大頭，與晶元內部電容，工作頻率和電壓平方成正比。

只有人類還在用電信號傳遞，存儲和處理信息，就一定會耗電。

。。。大部分都被轉換成熱量了。。。超導材料或許可以。。。

0/1的翻轉和漏電流。

從最最底層想，邏輯門裡的非門知道吧

輸入為低電平的時候，輸出高電平，這高電平的電難道是憑空生出來的？

當然是外部供電

我補充一下：目前的CPU晶元漏電率很高，漏的電都轉換成熱了。

CPU運行需要電子流動，電子流動需要能量，就是電能。電子在導體里流動會發熱消耗能量。

計算機是0-1儲存數據，轉換成電路的話，我們忽略閾值，對電腦，你就理解成0伏對應二進位0，5V對應1，CPU進行運算、控制等，每時每刻都是大量的電壓（0-1）變換。所以呢，不耗電怎麼搞嘛。

再說，能量守恆，CPU不消耗你電腦跑的飛～～快～～～能量哪裡來啊

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原諒我是一個水本，電路和微機原理都學的糟糕死了，虔誠的態度有木有啊(/ω＼)

親愛的各路老師，天靈靈地靈靈你們不要上知乎╯﹏╰

簡單點說計算機是以通電和斷電來進行二進位計算的，也就說要表示1就必須有電持續流過。

如果說不耗電的話計算機就只有一個表示0的狀態了。

想要馬兒跑，又要馬兒不吃草