为什么“空闲”过程不会产生（太多）热量？

Question

据我所知，运行中的 CPU 实际上永远不会无所事事。即使没有正在运行的活动“作业”，也总会有一个“空闲进程”在运行，以保持 CPU 的“运转”。

所以，我的问题是：为什么这个空闲进程不会像其他进程一样产生太多热量？为什么所有 CPU/GPU 并非始终处于其最高运行温度（一旦启动）？

Answer 1

空闲进程使用停止指令，大多数 CPU 都有此指令。

暂停时，CPU 不会运行，而是等待中断以便再次启动运行。

在英特尔处理器上，此链接详细HLT说明。

Answer 2

当前的 CPU/GPU 仍然基于互补金属氧化物半导体CMOS电路中很大一部分功耗是由数字信号值改变引起的（“动态”功耗）。

“空闲进程”尝试尽可能减少信号变化，即通过连续执行相同的指令 - 通常称为无操作（NOP）。因此，CPU/GPU 消耗更少的电量。

此外，如果仅执行 NOP 指令，CPU/GPU 会检测到它实际上“很少”执行操作。因此，CPU 时钟受到限制，对于 CPU/GPU 的部分，甚至可以关闭时钟信号（“时钟门控”）和/或降低这些部分的电源电压，甚至可以将其降至 0。

后一种措施还降低了 CMOS 电路的“静态”功耗（“泄漏”），该功耗会随着 CMOS 特征尺寸的减小和标称电源电压水平的降低而增加。