Parmi les centaines de composants qui composent un ordinateur moderne, la puce du microprocesseur consomme le plus d'énergie. Élément essentiel de tout PC, ordinateur portable ou appareil mobile, un microprocesseur effectue des calculs jusqu'à des milliards d'instructions par seconde. Pour atteindre ce niveau de performance, les processeurs nécessitent des quantités substantielles d'énergie électrique.
Description
Un microprocesseur PC typique est un circuit intégré - un rectangle plat de quelques centimètres carrés qui a des centaines de broches métalliques pour transporter des signaux électroniques vers et depuis l'appareil. Les circuits microscopiques de la puce effectuent des opérations arithmétiques et logiques et déplacent les données à des vitesses très élevées. Parce qu'elle consomme beaucoup d'énergie, la puce devient chaude pendant son fonctionnement. Pour éviter la surchauffe, les processeurs des ordinateurs de bureau et portables sont conçus pour un refroidissement à air forcé.
Vitesse et puissance
La vitesse de calcul d'un processeur est fortement liée à sa consommation d'énergie. Les puces utilisées dans les premiers PC avaient moins d'un millième de performances que celles produites en 2013; ces processeurs ne consommaient que quelques watts et n'avaient aucun besoin de refroidissement particulier. Les années 1980 et 1990 ont vu de fortes augmentations de la vitesse du processeur ainsi qu'une plus grande consommation d'énergie; ces puces étaient très chaudes, nécessitant d'abord des radiateurs métalliques à ailettes appelés dissipateurs de chaleur, puis utilisant de minuscules ventilateurs de refroidissement dédiés. C'est la norme pour les processeurs utilisés dans les ordinateurs portables, les ordinateurs de bureau et les ordinateurs serveurs.
Consommation électrique du processeur
Les puces de processeur sont disponibles dans une large gamme de types, certaines adaptées aux smartphones et autres appareils mobiles, d'autres conçues pour les ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables et les serveurs. En raison des limitations imposées par la petite batterie d'un smartphone, son processeur ne consomme au maximum que quelques watts. Les processeurs des ordinateurs de bureau utilisent entre 30 et 90 watts et effectuent des calculs plus rapidement que leurs homologues mobiles. Les serveurs, qui ont des exigences de performances élevées, ont des processeurs qui consomment jusqu'à 200 watts.
Gestion de l'alimentation
Le processeur étant le plus gros consommateur d'énergie d'un ordinateur, les concepteurs de puces les rendent aussi écoénergétiques que possible. Par exemple, certaines conceptions de processeur fonctionnent à une tension inférieure à celle des puces informatiques traditionnelles, une stratégie qui permet d'économiser des quantités importantes d'énergie dans les applications serveur où la même installation héberge des milliers d'ordinateurs.