Soy un diseñador de CPU. Permítanme proporcionar una explicación más simple que se me ocurra.
"Toda la energía eléctrica se convierte en calor".
Tu puedes preguntar; Si toda la energía eléctrica se convierte en calor, ¿quién proporciona energía para el cálculo?
"Todos los cálculos eléctricos disipan la energía térmica".
En una CPU (o cualquier otro circuito semiconductor), la computación eléctrica necesita dos cosas:
- Una forma de enviar información de un lugar a otro (piense en cables)
- Una forma de actuar sobre la información (pensar en transistores)
Los cables en el mundo real gastan energía térmica porque tienen una resistencia distinta de cero; los transistores también gastan energía térmica porque los electrones (y los agujeros) chocan entre sí y los átomos causan calor.
Ahora puede preguntar: entonces mi quemador eléctrico gasta toda la energía eléctrica como calor pero no calcula. Por qué otra forma es cierta (computación que gasta energía térmica).
Esto se debe a que los electrones fluyen en el quemador al azar sin una ruta específica (no es útil para el cálculo), pero en una CPU los electrones fluyen en una ruta definida con precisión (útil para el cálculo) dictada por el diseño HW / circuito. De cualquier manera, los electrones se mueven, causando disipación de calor. En otras palabras, la única diferencia entre un quemador y una CPU es que el primero no tiene vías de ruta eléctrica específicas para que los electrones fluyan y el segundo sí; solo porque los caminos de los electrones son diferentes, no es una razón para que estos gasten menos energía térmica.
Continuemos con preguntas hipotéticas. ¿Podemos elegir algo muy diferente de las CPU y ver cómo contrastan? Imaginemos un auto estacionado en la carretera. Si empujo el automóvil hacia adelante, el trabajo realizado por mí (la energía suministrada por mí) se convierte en dos cosas: a) Nuevo impulso del automóvil yb) Calor debido a la fricción de la llanta / carretera. Espera un momento, dices, el impulso de Car. Algo físico que puedo ver que sucedió únicamente porque gasté energía hacia él (menos calor / fricción). El calor de la fricción se pierde (al igual que el calor de la CPU), pero el impulso generado sigue siendo útil (por ejemplo, cargar la batería eléctrica en el automóvil durante la ruptura de regeneración). La utilidad de la CPU es operar con cierta información (una cierta disposición de bits) y generar un conjunto de nuevas piezas de información (bits binarios de entrada y salida); sin embargo, la información es abstracta; no fisico La utilidad del automóvil está en el mundo físico. La información es para CPU, mientras que el mundo físico es para automóviles. Ambos irradian calor cuando hacen algo útil para nosotros, pero los autos hacen una cosa más: nos mueven físicamente. ¿Qué hace la CPU en el mundo físico más allá de generar calor? Nada. Solo otra forma de ver cómo las CPU convierten toda la energía eléctrica en calor y nada más.
Espera un minuto, esto realmente significa; ¿Puedo usar CPU como quemadores? ¿Qué pasa si mi quemador eléctrico es una CPU y pongo una sartén sobre él para cocinar la cena? Usted apuesta! Obtiene dos cosas: ¡Cálculo de alimentos e información con el mismo costo de energía! ¡Solo un quemador muy caro!