¿Por qué los módulos DIMM no están equipados con un disipador de calor como una CPU?

Está asumiendo que la disipación de potencia está directamente relacionada con la frecuencia del reloj. Eso es cierto pero hay más.

Supongamos que tengo este chip A donde solo el 10% del área de chip (tamaño del troquel) se ejecuta a la velocidad de reloj más alta. En comparación con un chip B de igual tamaño en el que el 100% de los circuitos se ejecutan a una velocidad de reloj alta, el chip A se disiparía solo alrededor de 1/10 de la potencia que el chip B disipa.

Mi punto: no solo importa la velocidad de reloj, sino también la cantidad de chip que se está ejecutando realmente a esa velocidad de reloj.

Para los chips DRAM (los módulos DIMM de PC usan DRAM), la mayor parte del área del chip son las celdas DRAM (obviamente) y se ejecutan a una velocidad significativamente menor que la frecuencia de reloj externa. El controlador DRAM accede a los chips en paralelo y en una secuencia para que esta velocidad más baja sea compensada de alguna manera por el paralelismo.

En una CPU, una parte mucho más grande de los circuitos realmente se ejecuta en la frecuencia de reloj máxima (dependiendo de cuán ocupada esté la CPU), por lo que está obligada a disipar mucha más energía que un chip DRAM donde solo una pequeña parte El chip se está ejecutando muy rápido.

Los DIMM no disipan la misma potencia que la CPU, por lo que no necesitan la misma refrigeración. Además, el poder que disipan los chips de memoria y control se disemina mucho más físicamente.

La disipación de potencia puede ser aproximadamente proporcional a la frecuencia de reloj, pero esa constante de proporcionalidad es bastante diferente entre una CPU y una memoria. La CPU tiene muchos más transistores y puertas que cambian en las transiciones del reloj que la memoria.

Recuerde que para el CMOS, cuando llega a la corriente aproximadamente proporcional a la velocidad del reloj, la corriente dominante está cargando y descargando todos los pequeños capacitores parásitos en las salidas de cada compuerta. Si tiene menos puertas que cambien de estado, entonces hay una corriente más baja, lo que resulta en una menor disipación a la misma velocidad de reloj.

Necesita un disipador de calor si su componente produce más calor del que puede disipar a través de su propio paquete. El calor es electricidad convertida en un cambio en la temperatura de alguna masa.

Ahora, en una CPU moderna, lo que utiliza energía eléctrica es principalmente el proceso de conmutación de un transistor. Cada uno de los transistores solo cuesta energía, y cuanto más rápido tiene que ocurrir, la cantidad de energía por conmutación aumenta.

Ahora, para cada ciclo de reloj, su CPU hace muchas cosas complicadas, como multiplicar números, calcular direcciones, especular sobre lo que la próxima operación podría computar antes de que eso suceda, y así sucesivamente. Esas operaciones llevan a una gran cantidad de transistores que cambian a la vez.

Un chip DRAM (como el de sus módulos DIMM) es diferente en que no hay operaciones complejas que hacer, es solo memoria, lo que significa que básicamente tiene que cambiar aproximadamente (longitud de palabra) × (bits de dirección de memoria) - así que En realidad, menos de 2000 transistores para un solo chip (hay un poco de dirección y decodificación de comandos, pero eso es muy "lindo" en comparación con la complejidad de una CPU). Claro, las cosas que estos transistores cambian necesitan más energía (debido a que cargan y descargan condensadores relativamente grandes, cuya carga es el bit real), pero en realidad son muy pocos transistores.

Entonces, la DRAM también debe actualizarse periódicamente, pero eso ocurre cada unos pocos milisegundos aproximadamente, por lo que solo cada dos millones de ciclos de reloj de memoria, y por lo tanto, no contribuye en gran medida al consumo de energía en general.

Algunos tipos de módulos DIMM tienen (y necesitan) disipadores de calor. Mientras que los que están en tarjetas de memoria orientadas al jugador son en su mayoría por razones de diseño / presentación, existen, por ejemplo, FBDIMM para servidores que, debido a su diferente arquitectura, requieren significativamente más potencia (los últimos que utilicé fueron aproximadamente de 10W por dispositivo) y, por lo tanto, necesitan más capacidad de enfriamiento de la que puede proporcionar el paquete de chips de plástico. //i.stack.imgur.com/mYikp.jpg">

DRAM se construye a partir de puertas y condensadores. Piensa en vasos de agua, algunos vacíos, otros llenos. Vierta un poco de agua y rellene periódicamente a medida que se evapora.

La memoria caché de la CPU está hecha de flip-flops. Piense en los grifos de chorro lleno de agua fría o caliente. No es necesario rellenar, pero utilizan mucha agua (energía).

Debido a esa diferencia, los chips DRAM generalmente no necesitan disipadores (no mucha pérdida de energía) pero la CPU sí. Tenga en cuenta que la CPU también realiza los cálculos (otro conjunto de mangueras contra incendios) que contribuyen al calor.