Ядро i7 имеет мощность около 80 Вт, а у N3150 - 6 Вт.
Мой вопрос заключается в том, что мешает основателям создавать процессоры с пропорциональным потреблением и производительностью. Сказал иначе, почему я не могу иметь мощный процессор с низким энергопотреблением, когда я не хочу иметь высокую производительность?
Короткий ответ таков: для выполнения определенного объема работы требуется определенное количество транзисторов для изменения состояния. Выполнение работы с более высокой скоростью означает, что больше транзисторов изменяют состояние в секунду. Требуется определенное количество энергии, чтобы изменить состояние транзистора и эффективно, вся эта энергия рассеивается в виде тепла. Так что работать быстрее значит рассеивать больше тепла.
Есть три больших исключения из этого:
Новые технологии производства позволяют транзистору переключать состояние с использованием меньшего количества энергии.
Технологии производства могут быть оптимизированы для высокой производительности (типично для настольных процессоров) или оптимизированы для низкого энергопотребления (типично для мобильных процессоров).
Продуманная конструкция позволяет сократить количество транзисторов, которым необходимо изменить состояние для определенного объема работы.
Это объясняет, почему новые процессоры могут выполнять гораздо больше работы, чем старые процессоры, которые рассеивают такое же количество энергии.
Вы можете, варианты питания в ОС могут уменьшить минимальную тактовую частоту, я видел 4-го поколения i5 с тактовой частотой до 800 МГц из-за планов питания Windows и потребления крошечного количества энергии.
Недостатком этого является то, что процессорам текущего поколения требуется ненулевое количество времени для реагирования на увеличение рабочих нагрузок, поэтому, когда требуется вычислительная мощность, пользователи могут испытывать "задержки", прежде чем они начнут работать.
Также обратите внимание, что TDP - это потребление MAX, а не то, что он будет использовать с Speedstep для динамического тактирования ядер.
Ключевым моментом, который пропускают другие ответы, является то, что да, у быстрого ЦП больше кремниевых / транзисторных элементов, чем у медленного, НО - что подразумевает большие накладные расходы, даже когда они не используются. Может помочь установление тактовой частоты, но есть минимум, чтобы все работало.
Аналогично, двигатель большого автомобиля может иметь большую мощность, чем двигатель меньшего размера, и, в свою очередь, потребляет больше топлива даже на холостом ходу просто потому, что для поддержания его вращения даже на минимальной устойчивой скорости требуется больше энергии.
Как упомянуто в комментарии @moab, некоторые процессоры реализуют функцию, известную как «Core Parking» (или широко PStates), которая позволяет полностью отключить ядро (тактовая скорость 0, питание отключено), когда в этом нет необходимости. Это позволяет избежать потребления минимальной мощности, необходимой для поддержания работоспособности ядра, благодаря (почти) эффективному обеспечению того, чтобы в процессоре было меньше ядер. В нашей аналогии это можно сравнить с двигателями, которые имеют, скажем, 8 цилиндров, но могут отключить 2 или 4 из них, что позволяет избежать расхода топлива и потерь на сжатие (но при этом возникают накладные расходы из-за трения дополнительных деталей).
