Warum werden Prozessoren heiß?
Ich habe mich gefragt durch welchen Vorgang ein Prozessor eigentlich thermische Energie erzeugt.
Ok es fließt Strom durch das metellisch leitende Konstruckt, doch allein das kann die Wärme nicht verursachen, es fließt ja auch Strom durch Stromkabeln und die werden ja auch nie wirklich warm.
Ich will verstehen wieso z.B. eine CPU so warm wird das man es kühlen muss aber die anderen Prozessoren auf einem Mainboard nicht gekühlt werden müssen.
Wovon hängt das ab, Anzahl der Transistoren in einem kleinen Bereich?
Wie genau entsteht die thermische Energie im Prozessor?
6 Antworten
Der Unterschied besteht meines erachtens darin, dass das Kabel in der Wand ein Leiter ist und die CPU ein Verbraucher darstellt. Soll heißen, das Kabel in der Wand hat einen ziemlich kleinen Ohm´schen Widerstand (ich glaube bei Kupfer 0,0170 Ohm pro Meter pro Quadratmillimeter
Die CPU hat einen deutlich höheren Widerstand. Aber es fließt trotzdem ein ordentlicher Strom. Nach der Formel P=U*I siehst du, dass Leistung (Wärme) nur durch einen Spannungsabfall (U) und Strom (I) zustande kommt. Dies ist eben eher bei der CPU so, weil ein größerer Widerstand da ist und demnach eine höhere Spannung abfällt...
Worin besteht das Problem?`
Die Stromleitung wird auch warm! Die hat nur eine entsprechend große Oberfläche um die Wärme abzuleiten und die Ströme sind klein.
Eine CPU hat eben viele kleine Leiter auf sehr engem Raum.
Die ohm´schen Gesetze gelten wieder für jedes Leiterstück. Hinzu kommen natürlich auch induktive und kapazitive Widerstände.
Das ist so falsch, die Hitze wird durch störende Ströme erzeugt, die durch fehlerhafte Transistoren innerhalb des Prozessors entstehen
Eine CPU macht Millionen von Rechenoperationen. Wie bei einer elektromechanischen Maschine braucht auch eine CPU für jede Operation Leistung.
Das ist auch leicht im Unterschied zwischen Leerlauf und starker Belastung zu erkennen. Je höher getaktet und je mehr Operationen je Takt eine CPU macht, desto mehr Strom braucht sie.
Die Betonung liegt auf "braucht" im Sinne eines Verbrauchers. In einer Glühbirne ist auch ein kurzer Draht, der extrem heiß wird, dem Kabel zu diesem "Verbraucher" lässt dieser Strom (fast) völlig "kalt".
Allerdings: Je kleiner die Technologie in Nano-Meter, desto kleiner auch der Strom für die Rechenleistung (nicht umgekehrt wie hier schon als Meinung geäußert!). Man kann sich das eher mit "weniger schwerfällig" vorstellen, die die kleinere Technologie arbeitet
Schließe mich Deiner Meinnung oben wie hier an, nun ja, wie sagt man so schön: Wissen ist macht, Unwissenheit schadet nicht ... oder so! Noch was dazu erwähenn, dass CPU´s in der Die miniaturisierungstechnologie immer kleiner werden und gewissen physikalischen Grenzen und Gesetze unterteilt sind. Auch richtig die Ohmschen Gesetze sind hier ein Fake, zur Belegung des Theorems verfehlt, in der CPU hast es genau erklärt ist relevanz des Verbrauches in Bezug auf LEISTUNG gemessen gleich Wärme (Energie)! Da waren schon die Griechen vor 2700 näher dran es theoretisch zu belegen...
Greecdrummer deine Antwort verwirrt mich.
Aber die ohm´schen Gesetze gelten für Miniaturleiterbahnen genau so wie für Kabel. Allerdings würde man es insgesamt schon ohne die ohm´schen Gesetze beschreiben da hier fast ausschließlich differentielle Widerstände zum tragen kommen.
P(t) = u(t) * i(t) würde dann gelten.
Durch den Strom. Simpel aber so ist es nunmal. Je mehr Strom, desdo heisser. Und die anderen Chips auf dem Board nehmen deutlich weniger Strom auf, also müssen sie nur passiv oder nur durch die Gehäuselüftung gekühlt werden.
Also ich erkläre mir das so, vergleiche doch mal so eine CPU mit einer Kabeltrommel. Da laufen kabel übereinenander untereinander in einer ziemlichen Dichte. Wenn ich jetzt an einer Kabeltrommel ein 1000 Watt Gerät anschließe und die Tromme aufgerollt ist, wird sie so heiß das sie abschaltet. Ein aufgerolltes Kabel kühlt eher ab als ein eufgewickeltes Kabel. Es heißt ja immer das Kabel komplett zu entrollen. Bei der CPU hat man diese Möglichkeit aber nicht, also muß man sie kühlen. Das wäre meine einzige Erklärung dazu. Auch ein in der Wand verlecktes Kabel kann seine Wärma an die Wand den Stein usw. problemlos abgeben.
ich schätze mal, dass die leiterdicken im prozessor auch ein bisschen verantwortlich dafür sind (64 nm technologie und kleiner...) denn je kleiner der querschnitt, desto größer der wärmeverlust. das ist aber ein muss, denn ansonsten kann man die millionen von transistoren nicht in so kleinem raum platzieren.
schau dir mal einen transistor von normaler größe an, wie sie zb in schaltnetzteilen verwendet werden, an. die werden auch warm, aufgrund der stromstärke, silizium ist eben ein halbleiter.
Diese Antwort ist in dieser Form nicht richtig. Die Ohmschen Regeln kann man für einen Vergleich anwenden, wenn es sich um statische Verbraucher wie z.B. eine Glühbirne, Heizung, usw. handelt. Ein Porozessor ist ein funktionsabhängiger (dynamischer) Verbraucher, wie z.B. auch ein Motor. Da ist es auch ein riesiger Unterschied ob er im Leerlauf oder unter Last läuft; der reine ohmsche Widerstand ändert sich durch die Lastverhältnisse um rein gar nichts.