Вот почему процессоры работают на низком напряжением!
Вставка
- Опубліковано 10 жов 2023
- Почему современные процессоры компьютеров и цифровые микросхемы выполняют на низкое напряжение? Основной минимальной единице микропроцессора является полевой транзистор МОП, он же MOSFET. Чтобы перевести транзистор в открытое состояние необходимо зарядить емкость затвора, а для этого требуются затраты энергии. Энергия, запасаемая в виде электрического поля любого конденсатора прямопропорциональна емкости и напряжению питания, но от напряжения энергия зависит в квадрате. Поэтому мощность, расходуемая источником питания на заряд емкостей миллионов и миллиардов транзисторе, содержащихся в процессоре, зависит еще и от частоты работы процессора. Отсюда ми получаем, что при заданной частоте работы и емкости затворов полевых транзисторов для снижения потребляемой мощности нужно снижать напряжение питания. Причем снижение напряжение в два раза позволит снизить потребляемую мощность в четыре раза.
#процессор #компьютер #electronicsclub - Наука та технологія
Электроника для начинающих. Мощный курс: diodov.net/elektronika-dlya-nachinayushhih/
КУРС по электротехнике для начинающих: diodov.net/teoreticheskie-osnovy-elektrotehniki-dlya-nachinayushhih/
Программирование микроконтроллеров для начинающих: diodov.net/programmirovanie-mikrokontrollerov-avr/
России в общем-то уже и нет.
Если НЕ врать самим себе.
Четверть страны просто утеряна или уничтожена. Половина населения сбежало с этой раздолбанной помойки навсегда. Экономики больше нет.
В стране нищета, разруха и безработица. Копеечные зарплаты.
И абсолютно никакой надежды на будущее..........................................
@@Putin-Lox по моему это щас в кукраине
Здравствуйте, спасибо за видео. У вас в названии опечатка - на низком напряжениИ.
супер хочу в вашем исполнении послушать по прямоходы , обратноходы и резонансные ибп. Если смогете )) донат на 100 собачек с меня да думую и просмотров соберут такие видео не мало , а про будуюшие таких видео я вообще промолчу.Донат конечный не аховый но чем богаты.
@@Putin-Lox Полностью согласен если крысу не подвинут , Россия будет медленно загнивать.
"Папа, а с кем ты сейчас разговаривал?"
Класс. Когда-то в универе я не мог понять косноязычных преподов и КМОП был для меня чем-то необъяснимым. Сейчас всё стало понятно за 10 минут
Как приятно Вас снова видеть! Большая благодарность за Ваши труды. Спасибо большое за такой замечательный материал. Мира Вам и Вашему дому.
Присоединяюсь,к Вашим отзывам!Процветание каналу.Здоровья и мирного неба,над нашей Украиной!Бистрiшой ПЕРЕМОГИ,земляки!!!!
@@user-iq7ft9jh9u Украина - наша! и ты нам не земляк! вы нам ещё за Севастополь ответите!!!
5 лет учился на электромонтера, после окончания не знал даже чем напряжение от силы тока отличается. Месяц назад устроился по специальности и понял что без знаний там делать вообще нечего. Пересмотрел несколько десятков различных каналов на ютубе, но этот оказался лучше всех остальных в несколько раз. Тут все обьясняется в каждом ролике максимально грамотно и доходчиво. Если бы не этот канал я бы даже не знал что делать. Спасибо большое. 🙏
Я бы удивился, если бы сам не столкнулся с таким. Пришёл однажды к нам на практику студент. Он даже не смог сразу ответить в чем измеряется напряжение в розетке 🤦♂️
@@yan-digger ну студент это одно, а полноценный рабочий это совсем другое
Спасибо большое за ваш труд!
ЛЭП - большие изоляционные расстояния. Процессор- компактный )
Это не основная причина. О компактрости я рассказывал в видео о микросхемах, а здесь решил не повторяться)
тот случай, когда встретились два автора популярніх каналов.
ЛЭП это линия для передачи электроэнергии. Высокое напряжение позволяет передать мощность с наименьшим током, так как для уменьшения потерь при прохождение тока требуются массивные проводники что является расточительством на огромные расстояния и рациональней использовать высокое напряжение. Процессор для переключения полевых транзисторов требует затратить энергию и если таких транзисторов миллиард, то требуется потратить очень много энергии и просто поднять напряжение не получиться, так как сопротивление из-за размеров транзисторов мало, а значит поднятие напряжения приведёт к росту тока, а не уменьшения, это как 12 вольтовую лампочку вкрутить вместо 220 вольтовой. Поэтому напряжение подбирается согласно мощности транзисторов, а низкие тепловые потери это КПД при переключении транзисторов согласно вычислительной мощности.
Вау, битва энергетиков и электронщиков😊
@@dena5498Пасиб. Теперь понятно, почему ноут под нагрузкой начинает рычать охлаждением.
В простое скорее всего нечего переключать, только телеметрия винды хавает мощность на перещёлкивание с видом "меня здесь нет"...
уважаемый радиотехник, спасибо Вам за большой труд.
и снова шедевр. спасибо за ваш труд!
Спасиб большое Дмитрий!!! Лайк однозначно. Желаю скорейшего пол миллиона подписчиков.
Дмитрий, Вам нужно детишек учить, очень доходчиво и наглядно - Фанат своего дела.
А самому для переключения своих нейронов потреблять мощность из воздуха?
Такого человека надо сначала запитать донатами, и тогда детишкам достанется полезный контент.
Только умоляю пусть учит ваших детишек, мои достойны лучшего.))
@@GoNo0ne-ru5tr ваши достойны лучшего учителя?
Вот такого?
ua-cam.com/video/q2lRhNIsEmI/v-deo.htmlsi=jbU7qkbSYR6y9XdP
Спасибо! Очень помог разложить по полочкам.😊
Как же все доступно и понятно!!! Гениально🎉
Очень подробно, понятно и с картинками))) Спасибо!
тысячный лайк мой) спасибо огромное за ваш труд!
Отличное объяснение! Честно говоря, не задавался таким вопросом. Для меня было логично, что чем меньше транзистор, тем ниже питающее напряжение. Но вот математически... Большое спасибо!
Огромная благодарность Вам! ТОП !
Спасибо что не забываете про нас, удачи в развитии!
Превосходно. Дайте вас обнять. Одно удовольствие вас слушать.
Спасибо, никак не мог понять в точности работу МОП транзистора, теперь наконец всё дошло! Щястя, Добра и Удачи!
Спасибо, очень интересно!
Очень подробное пояснение, спасибо.👍
Всё классно! Но ещё при больших напряжениях и очень маленьких транзисторах могут возникнуть пробои.
Как всегда автоматом лайк) Самый адекватный блогер по электронике в сети. Спасибо!
Это потому что он великий укр! Не то, что тупые русские орки.
Если что это стёб.
Про самого адекватного электронщика прямо топ. Других-то вообще нет.
😂😂
Здесь тоже не плохо объясняет www.youtube.com/@HiDev/videos
@@dmitriynoname1600 +100500 и без вот этого слплежуйства на бумажке. Без 1,5х скорости прям душу вынимает ;)
Класс, я до этого не доходил! Спасибо!
Класс!!! Всё понятно и доходчиво!
спасибо вам за труд!
Очень подробное объяснение! Просто, доходчиво и без "воды". Большое спасибо.
А выше пишут что надо слушать на 1,75х
@@user-sr6pi5lp3qа "вода" заключается в скорости или в содержании?
Объяснение супер! Спасибо!
Прекрасно, восхитительно, браво!
Класное объяснение. Я этого не знал. Спасибо за труд!
Я почемуто с начала думал что проблема не в скорости перезарядки емкостей транзисторов а в зазорах проводников, то есть нельзя делать больше напряжение за возможного электрического пробоя.
Думал высказать свое "диванное мнение", :) но оно вона как Михалыч оказывается, спасибо было интересно.
Хотя насчет возможного пробоя наверно тоже есть такая "проблема", нельзя повышать и по этой причине, размеры элементов ваабще "наноскопические" можно сказать. :)
Спасибо огромное! очень познавательно!
Прекрасное учебное видео для интересующихся радиоэлектроникой подростков старшего школьного возраста.
Где это вы таких школьников нашли, которые способны осмысленно воспринимать информацию про динамические и статические потери в транзисторах? Нам это объяснили только на 3м курсе в вузе
@@GetUpYou, там, где людям интересно знать, а не получать корочки и оценки. Для понимания и осознанного использования транзисторов в ключевом режиме совсем не обязательно знать и уметь решать систему уравнений Максвелла или уметь раскладывать меандр или единичный импульс в Фурье анализе.
Прелестно. !!!! Никогда об этом не задумывался. А оно вона как. Очень хитро придумали. Познавательно. Интересно. И Ооочень позитивно. Лайк!!
Спасибо Вам за информацию!!!!!
Большое спасибо, отличные рассказ!
Спасибо. Благодаря этому видео я понял причину зависимости потребления микроэлектроники от частоты и напряжения.
Надо же такого подробного объяснения я ещё не слыхивал
Спасибо, очень интесный контент!
Было бы интересно ещё послушать о не линейности необходимого напряжения, для сохранения ЦП в корректной работе, при повышении его частоты. особенно это заметно на максимальных границах, и как температура сказывается на потребление и частоту, так же интересно послушать как сказывается напряжённость кристаллической решётки ЦП на скорость прохождения напряжения на проводниках и полупроводниках в кристалле.
температура сказывается на потреблении CPU только во время температурного дросселирования или при очень низких температурах на кремнии, достигается более высокая частота при достаточно низком вольтаже.
не будет там линейности - поскольку процессор не сильно простая штука, во время исполнения разных инструкций - потребление может сильно прыгать за микросекунды, для обеспечения стабильной работы - там встроенные регуляторы питания.
Молодец! Отлично постарались.
Вы просто забыли на тот момент почему в формуле считается 2 энергии. 1я энергия на открытие одного транзистора, а 2я, в это же время, на разряд затвора, закрытие, второго открытого транзистора.
Спасибо, как всегда, очень наглядно! Ещё хотелось бы понять, из этой формулы динамический мощности как-то следует необходимость повышать напряжение при разгоне процессора (иначе он нестабильно работает)? Увеличение напряжения ускоряет открытие/закрытие затворов?
При увеличении напряжения переключения увеличивается ток через ёмкость транзистора, следовательно эта ёмкость быстрее перезаряжается, ускоряя открытие - закрытие транзисторов, т.е. можно повышать рабочую частоту, чем и пользуются.
Спасибо, очень даже доходчиво👍
клааасс! я понял то, что не понимал много лет! спасибо!!
а вот такой вопрос интересный: может быть такое что в логической цепочке транзистора, один транзистор выйдет из строя, то как поведет себя дальше это не понятно, есть ли дублирующие пары транзисторов в этом сегменте? или в этой цепи проверяющий один и тот же поступивший сигнал? или как происходит коррекция ошибок?
Мега-понятно! Как в домашних условиях сбис спроектировать и сделать?)
Спасибо, очень интересно! 👍🏻
Очень наглядно объяснил, автор просто шикарный, от меня лайк и подписка.
Как всегда красиво - понятно и доходчиво
Прекрасное объяснение. Смотрел как заворожённый.
Круто! Слушал бы и слушал 👏
как всегда: четко, доступно и понятно. Лайк влепил, ну а подписка стоит еще с 18-го
Благодарю за видео 👍👍👍👍
Спасибо за ликбез!
Спасибо Олегу Тиньву за объяснение
Ты самый лучший в объяснениях)
Очень доходчиво. Интересен вопрос до какого напряжения можно теоретически снизить напряжение питания?
Интелы 13 поколения в простое работают на 0.7 вольтах
Случайно нарвался на ролик, смотрел перемотками и увидев биполярный транзистор подумал "какая-то хрень", зато потом уже увидел стандартный вентиль на двух полевиках и обоснование почему в электронике отказались от биполярных и почему снижают напряжение. В общем-то годнота, просто и достаточно обстоятельно все объяснено. Подписался.
С начала видео свой ответ дал, потом засомневался. Подумал про маленький размер и диэлектрическую способность, думал в этом суть понижения напряжения
Может снижение вольтожа связано с электро дугой двух проводников, чем меньше вольты тем меньше вероятность пробоя. А на чипе молионы транзисторов и палосок в 13 нанометров вроде.
Большое спасибо! ОЧень интересно! Знаю, что у вас есть уроки, но из РФ их оплатить проблематично. С крипто даже дел иметь не хочу. Благодарность такова, что скоро вам задоначу за ваше видео, потому что очень интересно, доступно и полезно!
Надеюсь вы выпустите вторую версию улучшенную уроков и сделаете себе карту, на которую можно будет переводить деньги с карты СБ РФ или хотя бы Тинь кова
покзали бы на осциллографе как выглядит ноль в конкретной точке и как единица. почему когда транзистор открыт то это ноль. ток же протекает значит уровень напряжения высокий?
Интересно показали про зависимости требования к мощности от параметров❤
Всё-таки мосфеты в логике отличаются от мосфетов силовых? Например преобразователи напряжения вот работают минимум от 2 Вольт, там мосфеты по сути не открываются иначе, а логика в компьютере может вполне себе мощно работать при напряжении меньше вольта😮
Агромадне ДЯКУЮ... все просто зрозуміло толково. 65 років
Спасибо огромное
Как препод 20 лет назад, только тут можно поставить на паузу, перемотать назад, пересмотреть, и понять, препода на паузу было не поставить. Наверно полезно для тех кто сейчас обучается.
Ты мой любимый препод по электронике!
Дмитрий спасибо за объяснение. Все просто круто. Я смотрю ваш канал ну примерно года 2 и у вас нет объяснения про работу ключей в сете переменного тока. Я имею ввиду полупроводники, такие как симистр, тиристор, принципы работы, где лучше применять симистры в микроконтроллерах, как управлять мощной нагрузкой, как выбрать ключ к какой нагрузке подойдет тот или иной ключ (индуктивной, резисторной-нагреватели). Объяснения различия по даташиту и т.д.
Таких видео нет.
почитайте для начала "Воронин П.А. - Силовые полупроводниковые ключи"
А почему когда проц нагревается то его потребление, потребляемая мощность в Вт увеличивается, а при охлаждении падает при неизменной на него нагрузке ? К примеру комп на балконе потребляет меньше чем тот же самый комп но уже установленный в комнате допустим, при выполнении той же самой задачи
Очень жду курс по программированию МК STM32, надеюсь у вас всё хорошо.
А на ёмкость затвора, получается влияет техпроцесс
8:27 в тонких процессах токи утечки сопоставимы с рабочими токами
Чем меньше топологические нормы процессоров , тем меньше напряжение пробоя электронных структур.. Вот для нормальной работы и понижают напряжение до разумного предела..
👍👍👍
Вместо просмотра данного ролика 😅
Так оно и есть. А повышение быстродействия и снижение потребляемой мощности это следствие уменьшения топологических размеров. Естественно, желанное следствие, ради которого эти размеры и уменьшаются.
И для уменьшения мощности. Оно всё связано.
@@AlexXoxol333 Связано, конечно, но быстродействие в первую очередь.
Я 40 лет отпахал на разработке аналоговых микросхем. Так там вынужденно низкое напряжение питания вызывает много неудобств, так как делает неприменимыми многие изящные схемотехнические решения. Поэтому для аналоговых 3,3 В это обычное дело до сих пор. А иногда и выше.
В левом верхнем углу вы показали схему с общим эмиттером. Фактически логический инвертор получился, с базой в качестве входа. Если смотреть схемы логики ттл, то там в качестве входов используют эмиттеры, так же есть многоэмиттернве транзисторы. Было бы интересно узнать почему именно такое решение выбрано доя ттл логики, как работают транзисторы с несколькими эмиттерами.
Не во всех ТТЛ использовали многоэмиттерные транзисторы, например, в серии 555 (74LS) вместо многоэмиттерных транзисторов использовали матрицы диодов Шотки.
Возможно ли считать полевой транзистор неким аналогом лампы без подогрева катода?
Умный видео блогер,и программировании силен и в электрике.
Спасибо за хорошее объяснение. Не каждый умеет так хорошо доносить материал, даже я понял)
На схеме у вас р-канальный полевик неправильно включен. Истоком на плюс надо.
Вот оно в чем дело! А я думал почему мы уменьшаем напряжение, а не ток! Я то думал если мы уменьшим напряжение, должен возрасти ток! Но оказалось все не так! Огромное спасибо! Очень полезное видео! Теперь я понимаю почему мой новый процессор с озона 11900kf! Не работает!
В первую и главную очередь - для увеличения быстродействия при том естественном условии, чтобы перегрев процессора оставался в допустимых для полупроводниковых структур пределах. Перегрев же, в свою очередь, в основном возникает за счет потерь мощности именно во время переключенния транзисторов, когда они на какое-то время оказываются в так называемом линейном режиме. Понятно, что при одинаковой скорости переключения (а никакие транзисторы не могут переключаться мгновенно, и не только из-за емкости затворов, но и по иным причинам) транзисторы будут греться тем меньше, чем быстрее они будут переключаться, то есть, чем меньше времени они будут находится в "линейном режиме". А переключаться они будут тем быстрее (а, значит, меньше времени находиться в "линейном режиме"), чем, и козе понятно, меньше будет разница между уровнями напряжения логического нуля и логической единицы, то есть, между нулем напряжения питания и его рабочим значением. Ведь, например, если прыгнуть с девятого этажа, то лететь до асфальта придется по любому дольше, чем если прыгнуть с лавочки в парке, и, соответственно, больше разных нехороших мыслей успеет придти в голову. Если она есть.
Dixi. По сути, то же, что рассказал автор, но вид несколько сбоку или, если угодно, с более общей позиции. Зато никаких формул 😄
А я могу ещё проще. Расстояние между проводящими поверхностями в процессоре настолько малы, что для пробития межпроводникового расстояния потребуется не такое уж большое напряжение. Ведь именно напряжение и создаёт (торит) дорогу току. А значит повышать напряжение попросту опасно.
Up_Finger поставил, но не нашел обещанный видос про расчет резисторов затворов например в тяни_толкни
Сделай пожалуста урок по дроселям, и фильтрам
Можно было объяснить в двух словах: во первых, ограничено напряжением при котором начнется утечка тока полупроводника, точно так же как работает Зиннер диод (стабилитрон), все полупроводники начинают "течь" при достижении порога напряжения. Во вторых, чем ниже напряжение, тем выше частота коммутации, так как скорость коммутации падает с повышением эл. потенциала зарядов.
Второе утверждение либо не сформулировано, либо спорно.
@@abstracting6411 , ну давайте поспорим?
наоборот чем выше напряжение тем выше частота коммутации, так как ёмкость быстрее заряжается.
@@izada666 , емкость не только заряжать, но и разряжать надо. иначе как вы сделаете лог 0 ? Разряд всегда намного дольше заряда.
В двух словах можно обьяснить тем кто имеет опыт в этом деле, а для "домохозяек" нужны вводные данные...
Много лишней информации.Ответ на вопрос начинается с 17:00 минуты.Тогда можете рассказать что такое частота процессора?Почему частоту процессора записывают как 133х17 к примеру?Т.е.частота процессора на самом деле 133Мгц,но таких блоков 17шт?Или как?
И чем отличается процессор от микроконтроллера?
Молодец, спасибо
А почему p-канальный транзистор изображён вверх тормашками, его исток должен подключаться к Vdd.
Скажите пожалуйста почему применяют второй транзистор P канальный, ведь по логике можно было бы использовать N канальный только. N канальный и потребляет меньше, чем P канальный у полевых.
комплементарная пара образуется, для инвертора сигнала
Затвор следующего транзистора чем-то надо разряжать ;)
По такой логике они будут оба, одновременно открыватся и одновременно закрыватся + кое какие ньюансы
спасибо добрый человек. изучил тему. благодарю за ответ.@@framemake
я не предлагал оба N канальные. мне дали ответ на мой вопрос.@@realiity
Spasibo!
Спасибо!
Хорошее объяснение. Но все же можно было добавить. Для чего нужно снизить мощность? Чтобы снизить тепловые потери, что немаловажно сказывается на охлаждении процессора.
объясните чайнику, для чего отдельно на выход транзистора делается подтяжка?
а "емкость конденсатора" зависит от техпроцесса (от нанометров). но чем меньше нанометров тем больше удается вместить транзисторов на кристалл, и в итоге суммарная емкость видимо остается примерно той же.
в общем то производительность процессоров всегда упиралась в тепловыделение. и оно за десятки лет осталось примерно одним и тем же, хотя производительность выросла.
Да, ёмкость та же, но и количество стало больше. А чем больше количество - тем больше производительность при том же уровне потребления. Короче - жрёт литр, а везёт больше (ну или дальше).
Про питание процессора хотелось бы тоже увидеть видео
Не пропускаю ни одного видео, каждое видео смотрю с удовольствием и узнаю что-то новое, спасибо, что делаете на умнее!
Не уточнили момент, что момент разряда ток уходит в тепло. Поэтому нагрев процессора идет не только от заряда затворов, но и от из разряда.
Спасибо.
Только не частоту надо учитывать, а время, за которое нарастает фронт. При одной и той же скорости нарастания фронта можно работать на разных частотах и открываться транзисторы будут одинаково.
фронт не причем. важно кол-во "перезарядок конденсатора" в секунду. а это и есть частота. правда реальное кол-во переключений конкретного тр-ра конечно зависит от алгоритма.
@@silentage6310 ну да, ну да, Slew rate -- пошёл нахер)
длительность фронта и спада критически важна только в силовых ключах.
@@user-kr7yv1lx8z и с какого момента ключ будет считаться силовым?
@@user-mg2wj3cb8q С МОМЕНТА функционального назначения, рекомендуемого изготовителем.
Слишком подробно по полной думаю каждый поймёт.
Почему не использовать разря ёмкости одного транзистора на заряд ёмкости другого?