Para una computadora personal promedio, ¿la velocidad del procesador en Hertz es la misma que la potencia del procesador?

Por lo que he visto, la frecuencia y la potencia están lejos de ser sinónimos, incluso para un solo chip.

En una especie de hardware reciente, la magia invisible de la escala dinámica de frecuencia y voltaje llega a hacer que estén apenas relacionados; Los procesadores modernos aceleran los componentes que no están en uso, por lo que su consumo de energía depende en gran medida de lo que su computadora esté calculando en este momento.

Aunque obviamente no puedo decir qué está haciendo su computadora en este momento, podemos medir algunos efectos en la mía, por ejemplo. No es nuevo, pero puede ser una PC promedio, más o menos. El chip es un Core i7-2600 de 4 vías, que realmente no dice mucho en sí mismo, pero parece apropiado tenerlo en cuenta en aras de la integridad. Las siguientes cifras de potencia se obtuvieron siguiendo los registros del contador de energía en el procesador 10 veces por segundo, y diferenciando la traza con respecto al tiempo posterior.

En primer lugar, podemos ver qué cambia cuando la frecuencia del reloj se fija explícitamente en un sistema inactivo. Aquí hay un gráfico de poder versus tiempo tomado mientras miraba la pantalla durante medio minuto silencioso. La potencia de hasta alrededor de 14 segundos está inactiva a 1.6GHz, luego empujé la frecuencia hasta 3.4GHz (usando cpufreq-tools en Linux) y miré un poco más. Un proceso en segundo plano u otro exigía un poco de CPU en un punto, pero en general, estos son estados estables y estables:

Como puede ver, quizás haya una diferencia de vatios, la línea roja es el consumo de energía de los núcleos de procesamiento, mientras que la línea verde es la potencia del paquete. Las lecturas del paquete incluyen todas las cosas en el zócalo, incluido el caché de último nivel compartido, el controlador de memoria y otros bits y bobs que no pertenecen a un núcleo en particular.

Un sistema silencioso es un poco aburrido, así que aquí hay otro rastro de lo que salió al fijar la frecuencia a 3.4GHz, ir a YouTube para divertirse y jugar con la configuración del reproductor. He anotado el gráfico con descripciones de lo que sucedió aproximadamente en ese momento: no es científicamente riguroso, pero debería ser suficiente para crear una impresión general:

Como muestra la gráfica, calcular todo lo que es computable tan rápido como sea posible llena las lecturas con altibajos agudos en intervalos cortos, pero la tendencia principal es clara. Cargar un solo núcleo con un montón de golpes de trabajo aumenta la potencia total con 10 vatios más o menos, menos trabajo (la visualización de alta resolución no era a pantalla completa) crea un salto más modesto alrededor de 2-3 vatios.

Finalmente, fijar la frecuencia al mínimo (1.6GHz) y mirar el video brinda una lectura más estable y un consumo de energía algo menor:

No sé qué tan cerca o lejos está este sistema de una computadora personal promedio, pero de todos modos es un escritorio. Su consumo de energía está visiblemente relacionado con la frecuencia del reloj, pero está muy ponderado en función de la carga computacional. Cabe mencionar que la instalación del sistema operativo aquí está bastante desprovista de los procesos en segundo plano y las comodidades del escritorio, porque la máquina está destinada principalmente a experimentos de rendimiento; por lo tanto, probablemente no sea del todo representativo de cuánto se quema el escritorio promedio con la carga de trabajo promedio, pero al menos el hardware no es nada especial, y el consumo de energía seguirá viniendo de la computación, incluso si es una carga diferente de un software diferente.

Pruebas similares en computadoras portátiles con trucos agresivos para prolongar la batería en el interior muestran estas mismas tendencias, excepto que la dependencia de la carga computacional es aún más pronunciada. No tengo una computadora portátil así de práctica en este momento, pero testificaré que es mensurable.