Von den Hunderten von Komponenten, aus denen ein moderner Computer besteht, verbraucht der Mikroprozessorchip am meisten Energie. Ein Mikroprozessor ist ein wesentlicher Bestandteil jedes PCs, Laptops oder Mobilgeräts und führt Berechnungen mit bis zu Milliarden von Anweisungen pro Sekunde durch. Um dieses Leistungsniveau zu erreichen, benötigen Prozessoren erhebliche Mengen an elektrischer Energie.
BESCHREIBUNG
Ein typischer PC-Mikroprozessor ist eine integrierte Schaltung – ein flaches Rechteck mit einem Quadrat von wenigen Zentimetern, das Hunderte von Metallstiften zum Übertragen elektronischer Signale zum und vom Gerät aufweist. Die mikroskopischen Schaltungen des Chips führen arithmetische und logische Operationen aus und bewegen Daten mit sehr hohen Geschwindigkeiten. Da der Chip viel Strom verbraucht, wird er während des Betriebs heiß. Um eine Überhitzung zu vermeiden, sind Prozessoren für Desktop- und Laptop-Computer für die Zwangsluftkühlung ausgelegt.
Geschwindigkeit und Kraft
Die Berechnungsgeschwindigkeit eines Prozessors hängt stark von seinem Stromverbrauch ab. Die in den frühesten PCs verwendeten Chips hatten weniger als ein Tausendstel der Leistung der 2013 produzierten; Diese Prozessoren verbrauchten nur wenige Watt und hatten keinen besonderen Kühlbedarf. In den 1980er und 1990er Jahren stieg die Prozessorgeschwindigkeit stark an, und der Stromverbrauch stieg. Diese Chips liefen sehr heiß und erforderten zuerst Lamellen-Metallheizkörper, sogenannte Kühlkörper, und dann winzige dedizierte Lüfter. Dies ist die Norm für Prozessoren, die in Laptops, Desktop-PCs und Server-Computern verwendet werden.
Prozessorstromverbrauch
Prozessorchips gibt es in einer Vielzahl von Typen, von denen einige für Smartphones und andere mobile Geräte geeignet sind, andere für Desktop-PCs, Laptops und Server-Computer. Aufgrund der Einschränkungen, die der kleine Akku eines Smartphones mit sich bringt, verbraucht sein Prozessor höchstens wenige Watt Strom. Die Prozessoren in Desktop-Computern verbrauchen zwischen 30 und 90 Watt und führen Berechnungen schneller durch als ihre mobilen Gegenstücke. Server mit hohen Leistungsanforderungen verfügen über Prozessoren, die bis zu 200 Watt verbrauchen.
Power Management
Da der Prozessor der größte Energieverbraucher eines Computers ist, machen Chipdesigner ihn so energieeffizient wie möglich. Beispielsweise werden einige Prozessordesigns mit einer niedrigeren Spannung als herkömmliche Computerchips betrieben. Diese Strategie spart in Serveranwendungen, in denen in derselben Einrichtung Tausende von Computern gehostet werden, erhebliche Mengen an Energie.