Hogyan függ össze az áram nagysága és a frekvenciája?

A modern logikai áramkörök nyugalmi fogyasztása nagyon alacsony, mert az állapottartáshoz gyakorlatilag nem igényelnek teljesítményfelvételt. Viszont az információs folyamatokért energiával kell fizetni, ezért az állapotváltáshoz vesznek fel bizonyos energiaadagot.

Az egy időegység alatti állapotváltások számát szinkron rendszereknél az órajel határozza meg - tehát logikus, hogy a teljesítményfelvétel ezzel egyenesen arányos lesz.

Kiegészítés:

A fogyasztást az is meghatározza, hogy az éppen futó szoftver mennyi állapotváltást kényszerít ki a logikai struktúrából.

A tápfeszültség emelése gyorsítja az állapotváltásokat, és csökkenti a logikai zajszintet. Ennek a hátránya, hogy az állapotváltáskor elhasználódó energiaadag is növekszik, mégpedig a feszültséggel négyzetes arányban.

Úgy, hogy a processzoroknál a frekvencia nem az áram frekvenciáját jelenti, hanem a processzor munkavégzésének a "sebességet".

Röviden úgy működik, hogy a számítógépben van egy órajeladó, ami jeleket bocsát ki. Minden egyes jelkibocsátás alkalmával a processzor elvégez egy feladatciklust. Tehát minél sűrűbb a jelkibocsátás, annál sűrűbb a feladatciklus és így annál gyorsabban fejez be egy feladatot a processzor.

Az órajeladó jelkibocsátásának sűrűsége jelenti a frekvenciát. Pl. 3.2GHz esetében az órajeladó 3.2 milliárd feladatciklust jelent másodpercenként, míg 4GHz 4 milliárd feladatciklus.

De nyilvánvalóan ha egységnyi idő alatt (1 másodperc) több munkát végez a processzor, mert magasabb a frekvencia, ez fizikai megfogalmazásban magasabb teljesítményt jelent, ahhoz több áram is kell, mert tudjuk, hogy az elektromos teljesítmény az egységnyi idő alatt elvégzett munkával, illetve az áramerősség és a feszültség szorzatával számolható. Ha nő a teljesítmény, akkor nő az elvégzett munka is, tehát akkor valaminek az U*I egyenletben is nőnie kell, de mivel a feszültség állandó 12V, így a felvett áram mennyisége növekszik.

Az áramerősség ugye egységnyi kezesztmetszeten egy időegység alatt átment töltés.

Ha egy számítási ciklus ugyanannyi átment töltést jelent, akkor a ciklusszámmal nő az átlagos áramerősség.