为什么工作的处理器更难使用更多的电能？

回到我开始编码时的迷雾中，至少据我所知，所有处理器都使用固定量的功率。处理器没有“闲置”之类的东西。

如今，有各种各样的技术可以在处理器不太忙时减少功耗，主要是通过动态降低时钟速率来实现的。

我的问题是为什么以较低的时钟频率运行会消耗更少的功率？

我对处理器的印象是参考电压（例如5V）代表二进制1，而0V代表0。因此，我倾向于考虑在整个芯片上施加恒定的5V，各个逻辑门断开该电压。当“关闭”时，表示正在使用恒定功率。这些门的打开和关闭的速率似乎与所使用的功率无关。

我毫不怀疑这是一个绝望的幼稚图片，但是我不是电气工程师。有人可以解释一下频率缩放的实际情况以及它如何节省功率。根据状态，处理器是否还有其他方法可以使用更多或更少的电源？例如，如果打开更多的门，是否使用更多的功率？

移动/低功耗处理器与台式机有何不同？它们只是更简单（更少的晶体管？），还是其他一些基本设计差异？

这些门的打开和关闭的速率似乎与所使用的功率无关。

这是你错了。基本上，每个栅极都是一个电容，其电容非常小。通过“连接”和“断开”电压来接通和关断电源，可以将极小的电荷移入或移出栅极，这就是它产生不同作用的原因。

移动的电荷是电流，它消耗电能。来自数十亿个门的所有微小电流每秒被转换数十亿次。

正如SK-logic的评论所指出的那样，大多数功率实际上都花费在开关触发器上，而不是稳定状态上。

对于动态减少，您可以执行IIRC的两件事。

1. 如果芯片的整个区域都没有时钟，则可以完全关闭这些区域的电源

2. 时钟树本身是系统中最大的功率消耗之一，很大程度上是因为它是系统中最快的切换部分。因此，降低时钟树本身的功耗非常重要。

电子电路消耗的功率有两个组成部分：

• 泄漏或多或少与频率常数无关，并取决于技术和工作电压；
• 开关功率，取决于频率（这是由于加载和卸载各种电容，晶体管和电线所致）

为了减少消耗，处理器设计者使用了几种技术：

• 根据负载修改频率（这仅会影响开关电源）
• 减少不需要的电源甚至关闭部分电路

这些技术的结果是，根据负载的不同，可以降低功耗POV，或者降低频率或全速执行“冲刺”，然后切断一部分电路。

以较低的时钟频率运行不会影响执行固定任务所需的能量。如果考虑到泄漏，甚至可能会增加所需的能量，并且能够完全关闭。

较低的时钟速率确实可以节省能量的地方还在于能够降低工作电压。降低电压通常可以节省足够的功率，以补偿需要保持更长的活动时间。