क्या कंप्यूटर उच्च तापमान पर गति करते हैं?

Question

उच्च तापमान पर, क्या कंप्यूटर तेज हो जाएंगे? जाहिर है, एक हमेशा एक कंप्यूटर को शांत करना चाहता है क्योंकि उच्च तापमान कोर घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है।

हालांकि, क्या यह सिलिकॉन के बीच एक परस्पर क्रिया है, जो उच्च तापमान पर अधिक इलेक्ट्रॉनों को जारी करेगा और धातु के घटकों का प्रतिरोध बढ़ेगा जो तापमान करता है? या यह समग्र कंप्यूटर प्रदर्शन के मामले में नगण्य है?

Comments

यह दूसरी तरह से है। जब कंप्यूटर तेजी से चलते हैं तो वे अधिक गर्मी पैदा करते हैं।

हाँ मुझे पता है, इसलिए आपको ओवरक्लॉकिंग आदि के दौरान इसे अधिक ठंडा करने की आवश्यकता है .. लेकिन क्या गर्मी सिलिकॉन से इलेक्ट्रॉनों की रिहाई को भी नहीं बढ़ाती है, जिससे सिस्टम के भीतर अधिक इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करने की अनुमति मिलती है?

उच्च तापमान पर अधिक करंट रिसाव के लिए खो जाता है। एक ट्रांजिस्टर एक जमीन या एक कंडक्टर के रूप में स्विच के रूप में कार्य करना चाहता है, इसलिए मुझे संदेह है (मैं ईई होने के करीब भी नहीं हूं) उच्च तापमान सही संचालन में बहुत हस्तक्षेप करेगा। (जैसा कि आपने उल्लेख किया है, धातु में प्रतिरोध भी बढ़ेगा। भौतिक गिरावट - उदाहरण के लिए, विद्युत-अपघटन द्वारा - तापमान से भी संबंधित है

— पॉल ए। क्लेटन

मुझे लगता है कि तापमान बढ़ने के साथ मच्छर धीमे हो जाएंगे। हां, बढ़ा हुआ तापमान आपको अधिक वाहक देता है, लेकिन, जैसा कि @ पॉलए.केल्टन ने बताया कि थ्रेशोल्ड वोल्टेज कम हो जाता है (इसका अर्थ है कि ट्रांजिस्टर बंद नहीं होते हैं जब आप उन्हें बंद करना चाहते हैं) और वाहक गतिशीलता का अर्थ है कि वर्तमान में "पर" वोल्टेज कम है। निम्नलिखित लिंक में आप जो रेखांकन चाहते हैं वह स्लाइड 35: web.ewu.edu/groups/technology/Claudio/ee430/Lectures/… पर है ।

— भटकने वाला तर्क

यह कम्प्यूटेशनल पहलुओं (जैसे सर्किट डिजाइन) से थोड़ा दूर है जो कंप्यूटर वैज्ञानिक आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग में अध्ययन और अच्छी तरह से करते हैं। क्या आप अपना प्रश्न इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में स्थानांतरित करना चाहेंगे ?

— गिल्स एसओ- बुराई को रोकना '

Answer 1

आपके प्रश्नों को उप-प्रश्नों में तोड़ देता है:

तेज़ कंप्यूटर:

कंप्यूटर की "गति" का सबसे आम उपाय इसकी अधिकतम घड़ी आवृत्ति है। यह उपाय कभी भी सटीक नहीं रहा ( मेगाहर्ट्ज़ मिथक ), लेकिन हाल के वर्षों में मल्टी-कोर प्रोसेसर के मानक बनने के बाद यह पूरी तरह से महत्वहीन हो गया। आज के कंप्यूटरों में, शीर्ष प्रदर्शन केवल अधिकतम घड़ी आवृत्ति की तुलना में बहुत अधिक जटिल कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है (इन कारकों में एचडब्ल्यू और एसडब्ल्यू दोनों पहलू शामिल हैं)।

घड़ी की आवृत्ति पर तापमान का प्रभाव:

कहा कि, हम अभी भी यह देखना चाहते हैं कि एक तापमान कंप्यूटर की घड़ी की आवृत्ति को कैसे प्रभावित करता है। खैर, जवाब यह है कि यह किसी भी प्रशंसनीय तरीके से इसे प्रभावित नहीं करता है। कंप्यूटर के लिए घड़ी (आमतौर पर) एक क्रिस्टल थरथरानवाला से ली गई है, जो बिल्कुल भी गर्म नहीं होती है। इसका मतलब है कि थरथरानवाला की आवृत्ति तापमान से स्वतंत्र है। थरथरानवाला द्वारा उत्पादित सिग्नल को PLL द्वारा आवृत्ति में गुणा किया जाता है। PLL के आउटपुट फ्रिक्वेंसी तापमान (यह मानते हुए कि वे ठीक से डिज़ाइन किए गए थे) से प्रभावित नहीं होंगे, लेकिन PLL के क्लॉक सिग्नल में शोर का स्तर तापमान के साथ बढ़ जाएगा।

उपरोक्त चर्चा निम्नलिखित निष्कर्ष की ओर ले जाती है: तापमान में वृद्धि घड़ी की आवृत्ति (किसी भी प्रशंसनीय राशि से) में वृद्धि नहीं करेगी, लेकिन घड़ी संकेत में बढ़ते शोर के कारण तार्किक विफलता हो सकती है।

अधिकतम घड़ी आवृत्ति पर तापमान का प्रभाव:

घड़ी की पूर्व-निर्धारित आवृत्ति पर तापमान का प्रभावी रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। हालांकि, शायद उच्च तापमान उच्च आवृत्तियों को नियोजित करने की अनुमति देता है?

सबसे पहले आपको यह समझने की आवश्यकता है कि आधुनिक कंप्यूटरों में प्रौद्योगिकी की सीमा को धक्का देने वाली उनकी घड़ी की दर नहीं है। यह प्रश्न पहले ही यहाँ पूछा जा चुका है ।

उपरोक्त का अर्थ है कि आप अपने सीपीयू की आवृत्ति को एक से ऊपर बढ़ा सकते हैं जिसे डिफ़ॉल्ट रूप से परिभाषित किया गया था। हालांकि, यह पता चला है कि इस मामले में तापमान सीमित कारक है, लाभ नहीं। इसके दो कारण:

• तापमान के साथ तारों का प्रतिरोध बढ़ता है
• तापमान के साथ विद्युत-प्रवासन दर बढ़ती है

पहला कारक उच्च तापमान पर तार्किक विफलता की उच्च संभावना की ओर जाता है (गलत तार्किक मूल्यों का उपयोग किया जा रहा है)। दूसरा कारक उच्च तापमान पर भौतिक विफलता की एक उच्च संभावना की ओर जाता है (जैसे प्रवाहकीय तार को स्थायी क्षति)।

इसलिए, तापमान प्रोसेसर की अधिकतम आवृत्ति का सीमित कारक है। यही कारण है कि प्रोसेसर के सबसे अपमानजनक ओवरक्लॉकिंग का प्रदर्शन किया जाता है, जबकि प्रोसेसर सुपर-कूल्ड होता है।

सिलिकॉन में उष्मीय रूप से उत्तेजित वाहक:

मेरा मानना ​​है कि आप इस विचार से गलत निष्कर्ष पर पहुंचे थे कि सिलिकॉन की प्रतिरोधकता तापमान के साथ कम हो जाती है। ऐसा नहीं है।

$\geq 10^{16}cm^{-3}$ ) - अपने प्रोसेसर लंबे बाहर जला से पहले थर्मल पीढ़ी सिलिकॉन की चालकता को प्रभावित करेगा।

इसके अलावा, मुक्त वाहक की गतिशीलता तापमान के साथ घट जाती है; इसलिए, सिलिकॉन की चालकता में वृद्धि के बजाय, आप संभवतः एक कमी का निरीक्षण करेंगे जिससे तार्किक विफलता की अधिक संभावना होगी।

निष्कर्ष:

तापमान कंप्यूटर की गति का मुख्य सीमित कारक है।

प्रोसेसर के उच्च तापमान से ग्लोबल वार्मिंग की उच्च दर भी होती है, जो बहुत बुरा है।

इच्छुक पाठकों के लिए उन्नत विषय:

उपरोक्त उत्तर, मेरे सर्वश्रेष्ठ ज्ञान के लिए, 32nm तक की तकनीकों के लिए पूरी तरह से सही हैं। हालांकि, इंटेल की 22nm फिनफेट तकनीक के लिए तस्वीर अलग हो सकती है (मुझे वेब पर इस नवीनतम प्रक्रिया के लिए कोई संदर्भ नहीं मिला), और यह निश्चित रूप से बदल जाएगा क्योंकि प्रक्रिया प्रौद्योगिकियां नीचे पैमाने पर जारी रहती हैं।

विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके कार्यान्वित ट्रांजिस्टर की "गति" की तुलना करने के लिए सामान्य दृष्टिकोण न्यूनतम आकार पलटनेवाला के प्रसार में देरी की विशेषता है। चूंकि यह पैरामीटर ड्राइविंग सर्किट और इन्वर्टर के भार पर निर्भर करता है, इसलिए देरी की गणना तब की जाती है जब कुछ इनवर्टर एक बंद लूप में जुड़े होते हैं, जो रिंग ऑसिलेटर का निर्माण करता है। ।

यदि तापमान (धीमी तर्क) के साथ प्रसार देरी बढ़ रही है, तो डिवाइस को सामान्य तापमान निर्भरता शासन में संचालित करने के लिए कहा जाता है। हालांकि, डिवाइस की परिचालन स्थितियों के आधार पर, तापमान (तेज तर्क) के साथ प्रसार में देरी कम हो सकती है, जिस स्थिति में डिवाइस को रिवर्स तापमान निर्भरता शासन में संचालित करने के लिए कहा जाता है।

यहां तक ​​कि सामान्य से रिवर्स तापमान शासनों में संक्रमण में शामिल कारकों का सबसे बुनियादी अवलोकन एक सामान्य उत्तर के दायरे से बाहर है, और अर्धचालक भौतिकी के बहुत गहरे ज्ञान की आवश्यकता है। यह लेख इन कारकों का सबसे सरल अभी तक पूरा अवलोकन है।

उपरोक्त लेख (और वेब पर मुझे मिले अन्य संदर्भों) की निचली रेखा यह है कि वर्तमान में नियोजित प्रौद्योगिकियों में रिवर्स तापमान निर्भरता को नहीं देखा जाना चाहिए (सिवाय, 22nm finFET के लिए, शायद, जिसके लिए मुझे कोई डेटा नहीं मिला)।

Comments

क्या आप इस दावे के लिए एक स्रोत प्रदान कर सकते हैं कि घड़ी की आवृत्ति "पूरी तरह से महत्वहीन" है? 0.00001 हर्ट्ज घड़ी के साथ सीपीयू के बारे में कैसे? कि एक i5 के रूप में अच्छी तरह से काम करने जा रहा है? कैसे के बारे में "... यह पता चला है कि इस मामले में [उच्च] तापमान सीमित कारक है, लाभ नहीं।" मानक सेल पुस्तकालयों में एफएफ कोनों में आमतौर पर उच्चतम तापमान के साथ परिचालन की स्थिति होती है, क्योंकि तर्क उच्च तापमान के साथ गति करते हैं । ये दोनों दावे झूठे हैं।

— ट्रैविस्बार्टले

@travis, मुझे लगता है कि मेरे उत्तर को पढ़ने वाला कोई भी व्यक्ति उत्तर के संदर्भ में "पूरी तरह से महत्वहीन" का अर्थ समझ सकता है - आप मौजूदा सीपीयू की तुलना केवल घड़ी की आवृत्ति से नहीं कर सकते। कोई सावधानी की जरूरत नहीं है। आपकी टिप्पणी के दूसरे भाग के रूप में - मैंने अपने उत्तर में (अंत में) एक और पैराग्राफ जोड़ा। यदि आप अभी भी इस बात पर जोर देते हैं कि आप तापमान निर्भरता के बारे में क्या कह रहे हैं, तो आपको कुछ संदर्भ प्रदान करने की आवश्यकता होगी और हम इस पर आगे चर्चा कर सकते हैं।

— वासली

मैं सहमत हूं, इस संदर्भ से कि बयान को डिकोड किया जा सकता है। लेकिन मेरा तर्क है कि इंजीनियरिंग में असंदिग्ध, सही और यहां तक ​​कि सावधानीपूर्वक भाषा का उपयोग करने की आवश्यकता है। टिप्पणी के दूसरे भाग के लिए, मैं माफी माँगता हूँ। थ्रेसहोल्ड वोल्टेज बढ़ते तापमान के साथ गिरता है, लेकिन वाहक गतिशीलता नीचे जाती है, जिसके परिणामस्वरूप तर्क की गति में शुद्ध कमी आती है। तो आप इसके बारे में सही हैं।

— ट्रैविसबार्टले

Answer 2

जवाब न है।

मुख्यतः क्योंकि कंप्यूटर एक क्लॉक सर्किट है। यदि सीपीयू, या पूरा कंप्यूटर, उच्च तापमान पर है, तो क्लॉक सर्किट तेजी से नहीं चलेगा। इस प्रकार MIPS या FLOPS की संख्या समान होती है, तापमान की परवाह किए बिना।

लेकिन , जैसा कि आपके प्रश्नों की टिप्पणियों में देखा गया है, तापमान का अधिकतम घड़ी दर पर प्रभाव हो सकता है जो आपके सीपीयू को समर्थन देगा।

Answer 3

कंप्यूटर जितनी तेजी से चलते हैं, आप उन्हें देखते हैं। इसलिए, कुछ अलग किए बिना कंप्यूटर को गर्म करना कम्प्यूटेशनल पावर को प्रभावित नहीं करेगा जब तक कि इसे गर्म नहीं किया जाता है जब तक कि यह क्षतिग्रस्त न हो जाए और कम्प्यूटेशनल पावर 0 हो जाए।

कंप्यूटर चलाने से विद्युत शक्ति का उपयोग होता है, जो गर्मी के रूप में कंप्यूटर में फैल जाता है। उपयोग की जाने वाली बिजली की मात्रा घड़ी की गति के लिए आनुपातिक है। इसका मतलब यह है कि कंप्यूटर जितना गर्म होता है, उतने धीमे आपको इसे उस महत्वपूर्ण बिंदु तक पहुंचने से बचने के लिए देखना पड़ता है जिस पर यह अब कार्य नहीं कर सकता है और संभवतः स्थायी रूप से क्षतिग्रस्त हो सकता है।

यही कारण है कि उच्च प्रदर्शन वाले कॉमप्यूटर्स में तापमान सेंसर होते हैं। एक बाहरी सर्किट कंप्यूटर को यथासंभव तेज गति से देखता है, लेकिन इसके अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान से अधिक नहीं। इसलिए इन इकाइयों में से एक हीटिंग कम हो जाती है कम्प्यूटेशनल पावर है क्योंकि थर्मल प्रबंधन सर्किट कंप्यूटर को धीमा कर देगा क्योंकि कम बिजली की अनुमति दी जाती है इससे पहले कि यह अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान को हिट करता है।

मुझे याद है कि मैं इस बारे में इंटेल से एक कमर्शियल देख रहा हूं। वे दिखा रहे थे कि उनके प्रोसेसर में इस तापमान संवेदन और निर्मित समायोजन सर्किट घड़ी है। उन्होंने दो कंप्यूटर दिखाए, एक अपनी चिप के साथ और एक प्रतियोगी के साथ, उसी गति से एक ही कार्यक्रम चला रहे थे। फिर उन्होंने दोनों प्रोसेसर से हीट सिंक को निकाल लिया। आंतरिक थर्मल प्रबंधन सर्किट के साथ एक धीमा हो गया। दूसरा व्यक्ति कुछ देर तक चलता रहा, फिर जब वह गर्म हुआ तो पूरी तरह से निकल गया।

Answer 4

विशिष्ट कंप्यूटर में प्राथमिक प्रकार का स्विचिंग तत्व धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर है। इस तरह के उपकरण ठंडा होने की तुलना में गर्म होने पर करंट पास करने में कम प्रभावी होते हैं। हालांकि कुछ स्थितियाँ ऐसी होती हैं जहाँ इस तरह का व्यवहार एक अच्छी बात हो सकती है (जैसे कि यह MOSFETs की लोड-शेयरिंग क्षमता में सुधार करता है) इसका मतलब यह भी है कि MOSFETs के साथ लागू किए गए लॉजिक फ़ंक्शंस को उच्च तापमान पर स्विच करने में अधिक समय लगेगा। चूंकि कंप्यूटर के विश्वसनीय संचालन के लिए आवश्यक है कि सभी सर्किट जो किसी दिए गए चक्र में स्विच करने वाले हैं, वे अगले चक्र के आने से पहले ऐसा करने का प्रबंधन करते हैं, कंप्यूटर आमतौर पर उच्च तापमान पर उतनी तेजी से काम नहीं कर सकते हैं जितना कि वे धीमे तापमान पर कर सकते हैं।

इसके अलावा, पूरक-एमओएसएफईटी तर्क का उपयोग करते हुए कंप्यूटर द्वारा उत्पन्न गर्मी की मात्रा वास्तविक माप जिस गति से चल रही है, उसके अनुपात में बड़ी है। ओवरहिटिंग से होने वाले नुकसान को रोकने के लिए, कई प्रोसेसरों में सर्किट्री होती है, जो तापमान एक निश्चित सीमा से अधिक होने पर स्वचालित रूप से उन्हें धीमा कर देगी। यह निश्चित रूप से आवेदन प्रदर्शन को गंभीर रूप से कम कर देगा, लेकिन धीमी गति से या स्थायी रूप से या तो प्रोसेसर को पूरी तरह से बंद कर देने की तुलना में एप्लिकेशन धीमा होने से बेहतर हो सकता है।