GPU to w zasadzie DUŻO równoległych uproszczonych procesorów.Każdy z nich nie jest tak wydajny i elastyczny jak prawdziwy procesor, ale są ich tysiące, które zapewniają tę ogromną wydajność obliczeń równoległych.

Ale oznacza to również, że zbudowanie nowoczesnego procesora graficznego wymaga wielu miliardów tranzystorów.W przypadku układów logicznych używamy tranzystorów FET, więc z każdym cyklem zegara wszystkie miliardy pojemności bramki muszą być ładowane i rozładowywane.To jest tam, gdzie zmierza duża ilość mocy.

To pytanie dotyczy tego, dlaczego szybszy zegar w danym procesorze wymaga większej mocy i ma wiele naprawdę dobrych odpowiedzi.

Weź te odpowiedzi i dodaj do nich fakt, że zużycie energii jest konsekwencją nie tylko szybkości przełączania logiki, ale także jej ilości - a GPU ma mnóstwo logiki,wszystko to zmienia się szaleńczo, gdy jest ciężko w pracy.

Procesory graficzne zużywają dużo energii, ponieważ mają dużą liczbę tranzystorów przełączających się z wysoką częstotliwością.

W porównaniu do wysokiej klasy procesorów graficznych procesory zwykle mają o wiele mniej przełączanych tranzystorów w dowolnym momencie, więc nie wymagają tak dużej mocy.Nie zawsze jest to prawdą, można uzyskać układy GPU o niskiej mocy i ogromne procesory serwerowe o bardzo wysokich wymaganiach energetycznych.

GPU to wiele mniejszych procesorów działających jednocześnie równolegle.

Każdy procesor zawiera wiele tranzystorów. Wiele procesorów równolegle oznacza jeszcze więcej tranzystorów.

Za każdym razem, gdy każdy tranzystor się przełącza, musi ładować lub rozładowywać pasożytniczą pojemność wewnątrz tranzystora. Zatem im częściej tranzystor się przełącza, tym częściej ta pojemność jest ładowana / rozładowywana, co oznacza, że ​​więcej energii jest pobierane. Procesory graficzne działają szybko, więc często się zmieniają.

A więc fakt, że procesory graficzne zawierają wiele tranzystorów przełączających się w tym samym czasie (ponieważ nie jest to tylko jeden procesor działający w jednej chwili, jego wiele procesorów działa w jednej chwili) i przełączanie bardzo często oznacza bardzo duże prądy do ładowania i rozładowywania wszystkie te pasożytnicze kondensatory jednocześnie.

Zwykły procesor jest bardziej złożony i ma więcej tranzystorów niż jakikolwiek pojedynczy procesor wewnątrz GPU, ponieważ ma wyższą funkcjonalność, ale jednocześnie wykonuje tylko jedną lub dwie rzeczy, więc tylko niewielka część tranzystorów jest przełączanie w dowolnym momencie.

Uwaga: to krótki komentarz do odpowiedzi opublikowanej przez @ user1850479 ( Dlaczego GPU zużywa tak dużo energii?); jedynym powodem, dla którego istnieje jako „odpowiedź” jest to, że opublikowanie komentarza wymaga 50 punktów reputacji, których nie mam. Jeśli ktoś chce pomóc, kopiując jego treść do (prawdziwego) komentarza w odpowiednim miejscu, jest to dla mnie w porządku i dzięki temu ten post może zostać usunięty. Nie jest konieczne żadne uznanie ani uznanie. Licencja: CC0 Dzięki. :)

Warto również zauważyć, że procesory wykonujące instrukcje wektorowe (warianty SSE, AVX) mogą pobierać więcej energii niż w innym przypadku wykonywałyby tylko standardowe instrukcje. Można to zaobserwować, uruchamiając programy 3D i zmuszając je do używania rasteryzatorów programowych - w istocie zmuszając procesor do przyjęcia obciążenia podobnego do GPU - takich jak WARP lub SwiftShader, które zwykle intensywnie korzystają z instrukcji wektorowych. Procesory Intela mają nawet funkcję ograniczania mocy specyficzną dla AVX, która uruchamia się, aby utrzymać procesor w zakresie znamionowym TDP.