時鐘頻率

在一個時鐘脈衝後，CPU的訊號線需要時間穩定它的新狀態。
如果上一個脈衝的訊號還沒有處理完成，而下一個時鐘脈衝來的太快（在所有訊號線完成從0到1或者從1到0的轉換前），就會產生錯誤的結果。
當訊號線從1轉換到0狀態（也可以是0轉換到1狀態）時，將會浪費部分能量使之轉換為熱能（主要是內部驅動電晶體）。
當CPU執行複雜指令，由此進行大量的1狀態0狀態之間的互相轉換時，更高的時脈頻率將更容易浪費掉能量產生更多的熱量。
如果產生的熱量不能被散熱系統及時帶走，電晶體將可能因此過熱損壞。

時鐘頻率與功率

幾十年來都迅速增長，然後最近趨於平緩或下降。

• 他們一起成長的原因

  • 時鐘速率和功率相關。

• 近期放緩的原因

  • 冷卻商品必須達到實際功率極限。

真正關鍵的資源是 後個人電腦時代(PostPC) 時代的能源

電池壽命可以勝過 PMD 的性能。

WSC 架構師試圖降低 50,000 台服務器的供電和冷卻成本。

能量度量焦耳是比瓦特等功率更好的衡量標準。

瓦特 = 焦耳/秒

在 CMOS 技術中

能量消耗的主要來源是動態能量 。
當晶體管從 0 切換到 1 時消耗的能量，反之亦然。

• 單一躍遷的能量

頻率切換是時鐘速率的函數。
每個晶體管的電容負載是扇出(fanout)和技術的函數。

扇入(fanin) : 一個邏輯閘能夠對外提供輸入端的能力。

扇出(fanout) : 是電子技術中表明邏輯閘帶負載能力的一個量度，其定義為一個邏輯閘電路能驅動與之同類邏輯閘的個數。

參考資料:

• https://electronics.stackexchange.com/questions/403927/finding-a-cpus-capacitive-load-computer-architecture
• https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%B6%E9%92%9F%E9%A2%91%E7%8E%87