CPU的功耗

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CPU time = 时钟周期时间（Clock Cycle Time） × CPU时钟周期数（CPU Cycles）
         = 时钟周期时间（Clock Cycle Time） × 指令数 × 每条指令的平均周期数（Cycles Per Instruction，CPI）
  1. 80年代开始，CPU硬件工程师主要着力提升CPU主频，到功耗是CPU的人体极限
  2. CPU，一般被叫做超大规模集成电路，这些电路，实际上都是一个个晶体管组合而成的
    • CPU计算，实际上是让晶体管里面的『开关』不断地去打开或关闭，来组合完成各种运算和功能
  3. 如果要计算得快，有两个方向：增加密度（7nm制程）、提升主频，但这两者都会增加功耗，带来耗电和散热的问题
    • 密度 -> 晶体管数量
    • 主频 -> 开关频率
  4. 如果功耗增加太多，会导致CPU散热跟不上，此时就需要降低电压（低压版CPU）
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功耗 ≈ 1/2 × 负载电容 × 电压的平方 × 开关频率 × 晶体管数量

并行优化 – 阿姆达尔定律

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优化后的执行时间 = 受优化影响的执行时间 / 加速倍数 + 不受影响的执行时间

其它

  1. 加速大概率事件（CPU -> GPU -> TPU）
  2. 通过流水线提高性能
  3. 通过预测提高性能（分支和冒险、局部性原理）

参考资料

深入浅出计算机组成原理