Delle centinaia di componenti che compongono un computer moderno, il chip del microprocessore consuma la maggior parte dell'energia. Parte essenziale di qualsiasi PC, laptop o dispositivo mobile, un microprocessore esegue calcoli fino a miliardi di istruzioni al secondo. Per raggiungere questo livello di prestazioni, i processori richiedono notevoli quantità di energia elettrica.
Descrizione
Un tipico microprocessore per PC è un circuito integrato, un rettangolo piatto di pochi centimetri quadrati con centinaia di piedini metallici per il trasporto di segnali elettronici da e verso il dispositivo. I circuiti microscopici del chip eseguono operazioni aritmetiche e logiche e spostano i dati a velocità molto elevate. Poiché consuma una quantità significativa di energia, il chip si surriscalda durante il funzionamento. Per evitare il surriscaldamento, i processori per computer desktop e laptop sono progettati per il raffreddamento ad aria forzata.
Velocità e potenza
La velocità di calcolo di un processore è fortemente legata al suo consumo energetico. I chip utilizzati nei primi PC avevano meno di un millesimo delle prestazioni di quelli prodotti nel 2013; questi processori consumavano solo pochi watt e non avevano particolari esigenze di raffreddamento. Gli anni '1980 e '1990 hanno visto grandi aumenti della velocità del processore insieme a un maggiore consumo energetico; questi chip si surriscaldavano, richiedendo prima radiatori in metallo alettato chiamati dissipatori di calore, quindi utilizzando minuscole ventole di raffreddamento dedicate. Questa è la norma per i processori utilizzati nei laptop, nei PC desktop e nei computer server.
Consumo energetico del processore
I chip del processore sono disponibili in un'ampia gamma di tipi, alcuni adatti a smartphone e altri dispositivi mobili, altri progettati per PC desktop, laptop e computer server. A causa delle limitazioni imposte dalla piccola batteria di uno smartphone, il suo processore consuma solo pochi watt di potenza al massimo. I processori dei computer desktop utilizzano tra i 30 ei 90 watt ed eseguono i calcoli più rapidamente rispetto alle controparti mobili. I server, che hanno requisiti di prestazioni elevate, hanno processori che consumano fino a 200 watt.
Gestione energetica
Poiché il processore è il singolo più grande consumatore di energia in un computer, i progettisti di chip li rendono il più efficienti possibile dal punto di vista energetico. Ad esempio, alcuni progetti di processori funzionano a una tensione inferiore rispetto ai tradizionali chip per computer, una strategia che consente di risparmiare notevoli quantità di energia nelle applicazioni server in cui la stessa struttura ospita migliaia di computer.