为什么有些电脑需要风扇?
电脑风扇可能很烦人——它们经常很吵,而且会收集灰尘。虽然大多数台式机和笔记本电脑都依赖风扇,但智能手机和平板电脑则不然。为什么?我们会解释的。
流过导体的所有电流都会产生一定量的热量。现代 PC 包括许多会产生热量的部件,例如电源。但到目前为止,CPU和GPU在计算机系统中产生的热量最多。现在,让我们以 CPU 为例。
现代x86-64台式机 CPU 消耗大量功率(通常在100 到 300 瓦之间),因此会产生大量废热。这需要从 CPU 本身中移除,这样芯片就不会发生故障。
去除热量的最简单方法之一是使用散热器和空气。散热器将热量从 CPU 传导到金属散热片中,金属散热片之间有间隙。然后,风扇将空气从翅片间隙中抽出,将热量从翅片传递到空气中。然后,第二个风扇通常将热空气吹出计算机机箱,同时从外部吸入较冷的空气以重复循环。
Cooler Master Hyper 212 Evo CPU 散热器
即使您的系统使用液体冷却,您仍然需要一个风扇来帮助将热量从液体冷却剂转移到空气中,一旦您将其从辛勤工作的芯片中抽走。
平板电脑和智能手机故意使用不会像台式机和笔记本电脑 CPU 那样产生热量的CPU(通常采用 SOC形式)。移动设备中使用的典型ARM CPU在最大负载下可能消耗大约 2 瓦。因此,他们不需要风扇进行冷却。它们产生的热量足够低,可以通过设备主体被动地散发出去。
由于袖珍设备中的 CPU 和 GPU 需要使用小型电池,因此它们不会像台式机那样耗电。因此,从历史上看,与台式机相比,袖珍型计算机设备使用的计算能力较低的芯片(也消耗较少的电能)。
最近,随着诸如Apple 的 M1 系列等 SOC 架构的兴起,移动 CPU 开始在功耗更低的情况下与某些台式 PC 匹敌甚至超过一些台式机,同时仍然不需要冷却风扇。(值得注意的是,虽然 M1 MacBook Air 没有风扇,但 M1 MacBook Pro 却有风扇,这让它可以达到更高的最高速度以提高性能,但需要一些额外的热量,这需要风扇照顾。)
所以问题仍然存在,移动 ARM CPU 的新时代是什么让它们比传统的 x86-64 台式机和笔记本电脑 CPU 使用更少的功率和产生更少的热量?
事实证明,与传统 x86 设计相比,ARM 芯片具有多项能效优势。其中,它们使用精简的指令集,因此它们通常使用更少的晶体管(每个晶体管使用额外的功率)。它们还具有内置的睡眠模式,允许芯片在空闲时基本不消耗电力。
相比之下,x86 CPU 具有复杂的设计,其中包含向后兼容的遗留功能,可以追溯到 1970 年代,因此它们并不是从一开始就设计为按照现代标准尽可能高效(尽管可以肯定的是,英特尔和 AMD 尽其所能)。它们也不像 ARM 芯片那样设计为在不使用时休眠,因此它们总是在消耗电力,即使在空闲时也是如此。
最重要的是,当台式电脑连接到墙上电流时,与袖珍型设备相比,它们可以自由使用大量电力。可能总是有需要某种空气冷却的信封推动怪物。
Windows PC 中的向后兼容性的传统是有代价的,Apple 和 Chromebook 供应商正在推动更节能的计算机,这些计算机很少需要依赖冷却风扇。如果ARM 上的 Windows变得可行,我们可能会看到 Windows PC 的类似性能。未来很酷!
#知识#
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