假设某应用会耗费一定的 CPU 计算量,那完成这个应用,高频 CPU 与低频 CPU 哪个更耗电

据我所知CPU的功耗和主频是正比关系。如果对同款CPU在超频和未超频情况下分别运行同一应用程序,应该是主频高的功耗大。应用程序在采用高主频CPU时运行时间会变短,同时也会增加功耗,所以高低主频的机器哪个消耗更大就不确定了。
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简单来说:1.功耗分为静态功耗和动态功耗。2.降低电压可以同时降低静态功耗和动态功耗。3.而降频只可以解决动态功耗。4.对于集成电路来说,随着制程的进步静态功耗所占的比例越来越大。
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一般来说,计算机电能消耗在以下几个方面:1、散热(这个容易理解;在大型数据中心,计算和散热的能耗大概是1:1)2、改变状态的能耗(即实际有效的操作、运算等,电子器件状态改变需要电能)3、维系状态的能耗(内存等,在长时间不读取时,需要刷新来保持状态)4、其他(方形波在实际情况下,状态并非绝对的方形,而是有个斜上升(—/一)的过程,这个状态变换过程,会有少量的能量损失)运算任务的能耗计算为:P~C*V*V*f(C为完成任务使用的电子器件容量;V为电压;f为运行频率;)运算所需时间为:D~1/f(由于数学符号无法显示,用~表示正比关系)考量题目中的问题,当CPU低频/高频使用时,对系统能耗的影响很难描述。当系统低频完成运算任务,所需时间长,2中能耗低,3中能耗高;当系统高频完成运算任务,所需时间短,2中能耗高,3中能耗低。只有CPU降频、低压工作时,受平方值的影响(P~V*V),能耗会有显著下降。目前,有研究和实现变频的CPU技术,尤其是笔记本中,当系统高负荷时,高频完成任务;当低负荷时,降频运行,以节省电能,延长电池使用寿命。自从看到这个问题,就一直纠结如何回答。今天恰好有个美国教授讲学,主要研究低能耗系统设计。于是过来刨坑挖坟,增加一个答案,供大家讨论。
■网友
我了解的是说CPU功耗和频率成3次方关系,如果频率提高一倍,运行速度能提高到8倍的话,就能收回功耗成本,反之频率越高意味着功耗利用率越低。


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