Eine GPU ist im Grunde eine Menge vereinfachter CPUs parallel.Jeder von ihnen ist nicht so leistungsfähig und flexibel wie eine echte CPU, aber es gibt Tausende von ihnen, die diese massive parallele Rechenleistung bieten.

Dies bedeutet aber auch, dass für den Aufbau einer modernen GPU viele Milliarden Transistoren erforderlich sind.Und für Logikchips verwenden wir FETs, sodass bei jedem Taktzyklus alle Milliarden Gate-Kapazitäten geladen und entladen werden müssen.Hier fließt die große Menge an Energie.

Diese Frage fragt, warum ein schnellerer Takt in einer bestimmten CPU mehr Leistung erfordert und eine Reihe wirklich guter Antworten hat.

Nehmen Sie diese Antworten und fügen Sie ihnen die Tatsache hinzu, dass der Stromverbrauch nicht nur darauf zurückzuführen ist, wie schnell die betreffende Logik umschaltet, sondern auch darauf, wie viel davon vorhanden ist - und eine GPU hat sehr viel Logik.Alles wechselt wahnsinnig, wenn es hart bei der Arbeit ist.

GPUs verbrauchen viel Strom, da sie eine große Anzahl von Transistoren haben, die mit hoher Frequenz schalten.

Im Vergleich zu einer High-End-GPU haben CPUs normalerweise viel weniger Transistoren, die zu jeder Zeit schalten, und benötigen daher nicht so viel Strom.Dies ist nicht immer der Fall. Sie können GPUs mit geringem Stromverbrauch und enorme Server-CPUs mit sehr hohem Strombedarf erhalten.

Eine GPU besteht aus vielen kleineren Prozessoren, die gleichzeitig parallel arbeiten.

Jeder Prozessor enthält viele Transistoren. Viele Prozessoren parallel bedeuten noch mehr Transistoren.

Jedes Mal, wenn ein Transistor schaltet, muss er eine parasitäre Kapazität im Transistor laden oder entladen. Je öfter ein Transistor schaltet, desto häufiger wird diese Kapazität geladen / entladen, was bedeutet, dass mehr Strom verbraucht wird. GPUs laufen schnell und wechseln daher sehr oft.

Die Tatsache, dass GPUs viele Transistoren enthalten, die gleichzeitig schalten (weil nicht nur ein Prozessor zu einem bestimmten Zeitpunkt arbeitet, sondern viele Prozessoren zu einem bestimmten Zeitpunkt) und das Schalten sehr oft sehr hohe Ströme zum Laden und Entladen bedeutet alle diese parasitären Kondensatoren gleichzeitig.

Ein normaler Prozessor ist komplexer und hat mehr Transistoren als jeder einzelne Prozessor in einer GPU, da er eine höhere Funktionalität aufweist, aber auch nur ein oder zwei Dinge gleichzeitig ausführt, sodass nur ein kleiner Teil der Transistoren vorhanden ist Schalten zu jedem Zeitpunkt.

Hinweis: Dies ist als kurzer Kommentar zu der Antwort von @ user1850479 gedacht ( Warum verbraucht die GPU so viel Strom?). Der einzige Grund, warum es als "Antwort" existiert, ist, dass das Posten eines Kommentars 50 Reputationen erfordert, die ich nicht habe. Wenn jemand helfen möchte, indem er seinen Inhalt in einen (wahren) Kommentar an der entsprechenden Stelle kopiert, ist das für mich vollkommen in Ordnung und dieser Beitrag kann somit gelöscht werden. Eine Zuordnung oder Bestätigung ist nicht erforderlich. Lizenz: CC0 Danke. :)

Es ist auch erwähnenswert, dass CPUs, die Vektorbefehle ausführen (SSE-, AVX-Varianten), mehr Strom verbrauchen können, als sie sonst nur Standardbefehle ausführen würden. Dies kann beobachtet werden, indem 3D-Programme ausgeführt und gezwungen werden, Software-Rasterizer zu verwenden - im Wesentlichen, um die CPU zu zwingen, eine GPU-ähnliche Arbeitslast zu übernehmen - wie WARP oder SwiftShader, die normalerweise stark von Vektoranweisungen Gebrauch machen. Die Prozessoren von Intel verfügen sogar über eine AVX-spezifische Power Throttling-Funktion, die aktiviert wird, um den Prozessor innerhalb seiner Nennleistung TDP zu halten.