今天午餐时我们进行了一次奇怪的讨论：究竟是什么原因导致计算机耗电，特别是 CPU 的耗电？(预计到达时间： 出于显而易见的原因，我不需要解释为什么硬盘、显示器或风扇会消耗电力——其影响非常明显。）
您通常看到的数字表明，只有一小部分（尽管很大一部分）的功耗最终转化为热量。但是，其余部分究竟发生了什么？CPU 不再是机械移动部件、发光或使用其他方式转换能量的设备。能量守恒定律规定，所有输入的能量都必须在某个地方输出，对于像 CPU 这样的东西，我真的不能想象一下输出除了热量之外的任何东西。
我们是计算机科学专业的学生而不是电气工程专业的学生，这当然无助于准确回答这个问题。
答案1
电子被推来推去，这需要做功。电子在移动时会经历“摩擦”，需要更多能量。
如果你想将电子推入 PNP 结以将其打开，这需要能量。电子不想移动，也不想靠得更近；你必须克服它们之间的相互排斥力。
以最简单的 CPU 为例，它只有一个晶体管：
电子在碰撞时会损失能量，产生热量。克服电场的吸引力和排斥力需要能量。
答案2
维基百科上有一篇有趣的文章兰道尔原理其中指出（引述）：
“任何逻辑上不可逆的信息操作，例如擦除一个比特或合并两个计算路径，都必须伴随着信息处理设备或其环境中非信息承载自由度的熵相应增加”
这意味着（引用）：
具体来说，每丢失一位信息都会导致释放一定量的热量，其中 k 是玻尔兹曼常数，T 是电路的绝对温度。
仍引用：
因为，如果计算的可能逻辑状态的数量随着计算的进行而减少（逻辑不可逆性），这将构成熵的禁止减少，除非每个逻辑状态对应的可能物理状态的数量同时增加至少一个补偿量，使得可能的物理状态的总数不小于原来（总熵没有减少）。
因此，热力学第二定律（和 Landauer），一些类型的计算无法做到而不会产生最少量的热量，并且这种热量不是由 CPU 内部电阻引起的。
干杯!
答案3
补充其他优秀答案：
您通常看到的数字表明，只有一小部分（尽管很大一部分）的功耗最终转化为热量。但是，其余部分究竟发生了什么呢？
事实上，几乎一切最终会变成热。根据能量守恒定律，所有能量（功率乘以时间）有最终到达某个地方。计算机内部的几乎所有过程最终都会直接或间接地将能量转化为热量。例如，风扇会将能量转化为流动的空气（=动能），然而流动的空气会因与周围空气的摩擦而停止，从而将其动能转化为热量。
同样的情况也发生在计算机产生的辐射（来自显示器的光、来自所有电气元件的电磁辐射）和声音（噪音、来自扬声器的声音）等上：它们也会被吸收并转化为热量。
如果您读到“百分比”最终转化为热量，那么这可能仅指电源。电源确实应该将其输入的大部分转化为电能，而不是转化为热量（尽管它也会产生一些热量）。然后，这些能量将被计算机的其余部分转化为热量 :-)。
答案4
其中很大一部分还用于移动硬盘和风扇，以及点亮显示器。
其中一些用于通过网络传输数据。想想一个大型广播电台为此需要多少电力。计算机对网络数据做同样的事情，即使它通过以太网线路或 wifi 天线以小得多的规模传输。
此外，CPU 和主板内的路径与网络传输的工作方式基本相同。电子沿着这些路径移动需要能量。电子可能没有太大的质量，但你正在移动数十亿个电子，并且每秒移动数十亿次。