Una GPU è fondamentalmente un SACCO di CPU semplificate in parallelo.Ognuno di loro non è capace e flessibile come una vera CPU, ma ce ne sono migliaia per offrire queste enormi prestazioni di calcolo parallelo.

Ma questo significa anche che sono necessari molti miliardi di transistor per costruire una GPU moderna.E per i chip logici utilizziamo i FET, quindi con ogni ciclo di clock tutti i miliardi di capacità del gate devono essere caricati e scaricati.È qui che va a finire la grande quantità di energia.

Questa domanda chiede perché un orologio più veloce in una data CPU richiede più potenza e ha un numero di risposte davvero buone.

Prendi queste risposte e aggiungi loro il fatto che il consumo di energia è una conseguenza non solo della velocità con cui la logica coinvolta cambia, ma di quanta ne è presente - e una GPU ha moltissima logica,tutto cambia all'impazzata quando è al lavoro.

Le GPU consumano molta energia perché hanno un gran numero di transistor che commutano ad alta frequenza.

Rispetto a una GPU di fascia alta, le CPU di solito hanno molti meno transistor che cambiano in qualsiasi momento e quindi non richiedono tanta potenza.Questo non è sempre vero, puoi ottenere GPU a bassa potenza e enormi CPU per server con requisiti di alimentazione molto elevati.

Una GPU è composta da molti processori più piccoli che operano simultaneamente in parallelo.

Ogni processore contiene molti transistor. Molti processori in parallelo significano ancora più transistor.

Ogni volta che ogni transistor commuta, deve caricare o scaricare una capacità parassita all'interno del transistor. Quindi più spesso un transistor commuta, più spesso questa capacità viene caricata / scaricata, il che significa che più energia viene consumata. Le GPU funzionano velocemente, quindi cambiano molto spesso.

Quindi il fatto che le GPU contengano molti transistor che commutano contemporaneamente (perché non è solo un processore che opera in un istante, i suoi numerosi processori funzionano in un istante) e che cambiano molto spesso significa correnti molto elevate da caricare e scaricare tutti quei condensatori parassiti contemporaneamente.

Un normale processore è più complesso e ha più transistor di qualsiasi singolo processore all'interno di una GPU poiché ha funzionalità più elevate, ma fa anche solo una o due cose alla volta, quindi solo una piccola parte dei transistor lo sono cambiare in qualsiasi momento.

Nota: questo è da intendere come un breve commento alla risposta pubblicata da @ user1850479 ( Perché la GPU consuma così tanta energia?); l'unico motivo per cui esiste come "risposta" è che pubblicare un commento richiede 50 reputazione, che io non ho. Se qualcuno vuole dare una mano copiando il suo contenuto in un (vero) commento nel posto appropriato, per me va benissimo e questo post può quindi essere cancellato. Non è necessaria alcuna attribuzione o riconoscimento. Licenza: CC0 Grazie. :)

Vale anche la pena notare che le CPU che eseguono istruzioni vettoriali (SSE, varianti AVX) possono assorbire più energia di quanto non farebbero altrimenti semplicemente eseguendo istruzioni standard. Questo può essere osservato eseguendo programmi 3D e costringendoli a utilizzare software rasterizer, in sostanza, costringendo la CPU ad assumere un carico di lavoro simile a una GPU, come WARP o SwiftShader, che di solito fa un uso massiccio di istruzioni vettoriali. I processori Intel hanno anche una funzionalità di limitazione della potenza specifica per AVX che si attiva per mantenere il processore entro il suo TDP nominale.