Para las comparaciones de potencia, ¿el conteo de transistores es proporcional a la capacidad de la CPU?

Algo interesante a tener en cuenta aquí. Sin el reloj, la CPU no sería un condensador. La capacidad cambia dinámicamente (dentro de un límite superior e inferior) con la "carga" a la que se está sometiendo. Supongo que te refieres a la potencia máxima que usará un procesador.

En su caso, No, el recuento de transistores no es proporcional a la capacidad. Muchas otras cosas pueden variar entre los dos procesadores, incluyendo: Arquitectura (tamaño del troquel), tamaño de caché, corriente de fuga e incluso tolerancia de carga. Comparar dos generaciones diferentes de microarquitectura no es una buena manera de aprender un concepto.

Para probar y explicar, aquí hay un ejemplo.

La energía en cualquier capacitor es:
$$ E = \ frac {1} {2} CV ^ {2} $$
donde E está en julios. Se puede pensar en un procesador como un condensador que se llena de electricidad para realizar un solo cálculo y luego vacía esa electricidad con cada ciclo. Para poner esto en perspectiva, imagine una computadora simple que funciona con canicas . Las canicas son electrones, y los interruptores son transistores. Las canicas pasarán a través de la máquina y saldrán por la salida, sin importar las condiciones. Sin embargo, ciertas computadoras tomarán más canicas a la vez. La medida de cuántas canicas corren a través de la capacitencia. El cambio de energía (\ $ K_ {e1} + P_ {e1} = K_ {e2} + P_ {e2} \ $) en cada canica es Voltaje. Ahora, para obtener poder, debemos dividir por tiempo (\ $ P = \ frac {E} {t} \ $). Bueno, no necesariamente tenemos una constante de tiempo, pero tenemos la frecuencia con la que se colocan canicas, que se mide como una frecuencia (\ $ t ^ {- 1} \ $). Por lo tanto, podemos concluir que \ $ P = Ef \ $, y así concluir que:

$$ P∝Ef = \ frac {1} {2} CV ^ {2} f $$

Ahora, ciertas computadoras de mármol variarán en velocidad, frecuencia, delta E, número de mármoles, etc. y dependiendo de cómo estén organizadas las puertas lógicas dentro de una de estas computadoras, las computadoras mismas pueden usar más o menos energía. Pero más puertas no necesariamente significa más poder.

La forma adecuada de realizar mediciones de potencia no es solo observar el límite nodal total, sino también el factor de actividad, o "alfa" de cada nodo. Alpha está entre 0 y 1 y es proporcional al porcentaje del tiempo (estadísticamente) que el nodo cambia.

Convierte tu fórmula en:

$$  P ∝ \ sum_ {n = 0} ^ N C_n * \ alpha_n * V ^ 2 * f $$

Donde \ $ C_n \ $ es el límite nodal y \ $ \ alpha_n \ $ es el factor de actividad de este nodo (en relación con la frecuencia del reloj principal, \ $ f \ $).

Entonces, la potencia total no es realmente proporcional al número de transistores; ya que cada transistor agregado no tiene necesariamente una posibilidad igual de cambio por ciclo, ni la misma tapa nodal.

Como un simple ejemplo numérico, supongamos que cada transistor tiene exactamente las mismas capacidades (también todos parásitos) y la potencia agregada por cada transistor es 1. Ahora, un diseño con 100 transistores que cambian cada ciclo tendrá una potencia de '100'. Pero un diseño con 240 transistores que solo cambian el 33% del tiempo consume una potencia de '80'. Obviamente simplista pero da la idea general.

Hay varias herramientas que ofrecen \ $ \ alpha \ $ para cada nodo por varios medios. Por ejemplo, propagar un montón de vectores de prueba a través del diseño y, literalmente, medir la frecuencia con que cambian las simulaciones empíricamente. Los métodos más sofisticados comenzarán desde el principio del diseño e impulsarán cada valor alfa hasta el final.

La mejor manera de averiguar qué procesador consume menos energía, es simplemente buscar las especificaciones. Todos los procesadores comerciales se prueban mucho, e incluso las compañías de IC utilizan los datos posteriores al silicio para modificar sus modelos.

Sería muy impresionante si, sin ningún acceso al modelo de procesador usado, ni un conocimiento profundo de la implementación de la arquitectura, pudiera encontrar una medición de potencia precisa para comparar dos procesadores.