Каждый раз, когда тикают часы, вы заряжаете или разряжаете группу конденсаторов. Энергия для зарядки конденсатора составляет:
E = 1/2*C*V^2
Где C
емкость и V
напряжение, до которого она была заряжена.
Если ваша частота равна f[Hz]
, то у вас есть f
циклы в секунду, и ваша мощность:
P = f*E = 1/2*C*V^2*f
Вот почему мощность возрастает линейно с частотой.
Вы можете видеть, что оно растет квадратично с напряжением. Из-за этого вы всегда хотите работать при минимально возможном напряжении. Однако, если вы хотите поднять частоту, вам также нужно поднять напряжение, потому что более высокие частоты требуют более высоких рабочих напряжений, поэтому напряжение возрастает линейно с частотой.
По этой причине сила возрастает как f^3
(или как V^3
).
Теперь, когда вы увеличиваете количество ядер, вы в основном увеличиваете емкость C
. Это не зависит от напряжения и частоты, поэтому мощность возрастает линейно с C
. Вот почему энергоэффективнее увеличить количество ядер, чем увеличить частоту.
Зачем вам нужно увеличивать напряжение, чтобы увеличить частоту? Ну, напряжение на конденсаторе изменяется в зависимости от:
dV/dt = I/C
где I
ток. Таким образом, чем выше ток, тем быстрее вы можете зарядить емкость затвора транзистора до его напряжения «включено» (напряжение «включено» не зависит от рабочего напряжения), и тем быстрее вы сможете включить транзистор. Ток растет линейно с рабочим напряжением. Вот почему вам нужно увеличить напряжение, чтобы увеличить частоту.