O desempenho de uma CPU é afetado à medida que ela envelhece? [fechadas]

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Esta é uma questão hipotética sobre como uma CPU opera. Se eu comprar dois processadores idênticos e usar um longo prazo (digamos, um ano), ele será idêntico em velocidade à CPU não usada? O número de ciclos de clock, a latência de solicitações, etc. na CPU usada será menor que a da CPU não utilizada?

Um argumento de suporte pode ser que dispositivos mecânicos se degradam com o tempo. Enquanto uma CPU não tem partes móveis (exceto a ventoinha externa), ela possui circuitos que podem ser danificados pelo calor e picos de tensão. Vamos dizer que depois de um ano de uso intensivo, os circuitos se degradam e menos elétrons podem passar, já que o caminho é mais estreito, etc.

Esta é a natureza de como uma CPU opera, ou está simplesmente trabalhando ou quebrando, sem degradação de velocidade entre eles?

    
por Ben Simpson 02.08.2012 / 21:30

15 respostas

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Is the performance of a CPU affected as it ages?
after a year of intensive use, the circuits degrade and fewer electrons can pass since the pathway is narrower, etc.

Não,

Oscilador de cristal

a velocidade de uma CPU é determinada por um oscilador de cristal - até onde eu sei, esta é uma parte externa para a maioria das CPUs

Imagem do artigo da TechRepublic

Crystals undergo slow gradual change of frequency with time, known as aging.

No entanto, suspeito que isso não seja um fator significativo.

Drift with age is typically 4 ppm for the first year and 2 ppm per year for the life of the DT-26 crystal.

(de TI referente a um RTC IC, mas acredito que essa taxa é semelhante para cronometragem de cristais em geral)

Alterações no semicondutor da CPU

Breakthrough postou um link para um Artigo IEEE que descreve a infinidade de maneiras que os semicondutores são afetados ao longo do tempo.

Portanto, é possível que a velocidade máxima do clock da CPU seja reduzida ao longo do tempo. No entanto, na maioria dos casos, isso não fará com que a velocidade máxima teórica do processador caia, dentro de um ano, abaixo da velocidade real de operação definida pelo oscilador de cristal. Portanto, uma CPU que tenha sido armazenada por um ano será executada na mesma velocidade de uma CPU originalmente idêntica que foi usada continuamente por um ano.

Regulação térmica do CPU

Muitos processadores reduzem sua velocidade se a temperatura exceder um limite predefinido. Os principais fatores que podem fazer com que a CPU de um ano superaqueça não estão relacionados à degradação de semicondutores dentro da própria CPU. Portanto, esses fatores não influenciam a questão formulada.

É improvável que um determinado par de CPUs idênticas divergirão em capacidade dentro de um ano o suficiente para acionar problemas térmicos que exigem que um deles execute a si mesmo a uma velocidade reduzida. Pelo menos, não conheço nenhuma evidência de que isso tenha ocorrido dentro de um ano em um dispositivo que não seja considerado uma falha de garantia devido a defeito de fabricação.

Eficiência energética da CPU

Muitos computadores, especialmente os portáteis, são projetados de forma semelhante para reduzir o consumo de energia quando ociosos. Novamente, isso não é realmente relevante para a questão, como afirmado.

    
por 20.03.2017 / 11:17
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Em teoria, não, uma CPU deve funcionar basicamente na mesma velocidade durante toda a sua vida.

Na prática, sim, as CPUs ficam mais lentas com o tempo por causa do acúmulo de poeira no dissipador de calor e porque a pasta térmica de baixa qualidade com a qual os computadores pré-fabricados costumam ser enviados será degradada ou evaporada. Esses efeitos causam o superaquecimento da CPU e, nesse momento, ela reduz sua velocidade para evitar danos.

Limpar o dissipador de calor e reaplicar a pasta térmica deve torná-la tão boa quanto nova.

Observação: se você estiver pedindo isso devido a um computador antigo ficar lento, há outros motivos ( geralmente morrendo discos rígidos ou capacitores estourados) que computadores antigos irão desacelerar com o tempo.

    
por 20.03.2017 / 11:17
36

Resposta curta, nenhuma CPU ficará mais lenta com a idade.

Resposta ligeiramente mais longa:

Uma CPU funcionará desde que todas as conexões e transistores estejam funcionando corretamente. Enquanto em um fio normal pode haver movimento que pode tornar a conexão intermitente, isso não é o caso da CPU como:

  • os circuitos são gravados no silício
  • as coisas são muito menores

Se algo quebrar, tudo poderá acontecer: desde uma matemática ruim até o computador não inicializar.

    
por 02.08.2012 / 00:22
12

Eu argumentaria - que o cerne essencial desta questão - tem muito menos a ver com hardware físico - como acontece com nossas percepções - e o desempenho relativo do software que corremos - mudar com o tempo.

Em um mundo de 1's and 0's - há muito pouco que pode acontecer, especialmente para a CPU - que drasticamente (ou mesmo estatisticamente) alteraria o desempenho geral da máquina desempenho - além de uma falha total.

Essa pergunta chamou minha atenção porque eu lembrei de momentos da minha vida em que eu não conseguia acreditar na máquina que eu estava usando - era a mesma que talvez alguns anos antes Eu pensei que era tão rápido - que agora eu estava sendo torturado pelo que naquele momento parecia ser interminavelmente lento.

Em uma nota mais clara - como os advogados de Moore pareciam estar em recesso - os desenvolvedores de software fizeram grandes melhorias nos últimos anos - que parecem se concentrar em ajustar o desempenho versus confiar no poder brutal. Não é exagero quando digo que o meu Mac Pro 8-Core Xenon 2.8 GHz parece 2X ou 3X mais rápido do que quando comprado em 2008. Estas são diferenças significativas e mensuráveis que só poderiam ser melhorias / otimizações maciças no lado do software.

O que estou dizendo é que a mente humana / nossas percepções / nossas expectativas, combinadas com outros aspectos mais flexíveis do ambiente operacional, são exponencialmente mais impactantes do que qualquer variação de uma especificação de fábrica - com a qual você pode se preocupar. / p>     

por 02.08.2012 / 08:16
6

If I purchase two identical CPUs, and use one long term (say one year), will it be identical in speed to the unused CPU?

Provavelmente, sim . A velocidade na qual uma CPU é executada é variável e definida pelo usuário final (embora geralmente definida automaticamente conforme as especificações do fabricante). No entanto, você pode descobrir que no final do primeiro ano, a CPU não usada (assumindo que eles eram realmente idênticos para começar) faz um overclock melhor do que a CPU usada. Esse efeito pode ser atribuído ao envelhecimento do transistor , que você sugeriu mais tarde em sua pergunta:

While a CPU has no moving parts (other than the external fan), it does have circuits that can be damaged by heat, and voltage spikes. Lets say that after a year of intensive use, the circuits degrade and fewer electrons can pass since the pathway is narrower, etc.

Este é exatamente o caso, e é precisamente o que acontece depois que uma CPU é usada.

Semelhante a um veículo, há algum desgaste nos condutores quando os elétrons passam por eles. O calor também afeta o envelhecimento do transistor, e é por isso que o chip da CPU é projetado para uma faixa específica de temperaturas de operação. Durante a operação, os elétrons têm que atravessar algumas camadas nos materiais semicondutores, degradando-os ao longo do tempo. Isso faz com que a velocidade de comutação dos transistores individuais aumente com o tempo, tornando-os "mais lentos".

No entanto, como eu disse antes, a velocidade da CPU é definida pelo usuário final. É um circuito digital síncrono e funciona tão rápido quanto você diz - mesmo que o atraso da propagação exceda o tempo de comutação, e o computador trava. Isso é o que acontecerá à medida que a CPU envelhece. Com o passar do tempo, as várias subunidades na CPU demoram mais e mais tempo para concluir seus cálculos, levando à instabilidade na CPU.

Esse efeito pode ser mitigado diminuindo a velocidade do clock, tornando a CPU mais lenta, mas compensando os atrasos de propagação aumentados. Este efeito também pode ser mitigado aumentando a voltagem do processador (causando um tempo de chaveamento reduzido para os transistores, permitindo uma velocidade de clock maior), mas aumentar a voltagem do processador só fará com que os transistores envelheçam mais rápido.

É por isso que dizemos que um processador fica mais lento à medida que envelhece - o processador se torna instável em velocidades mais altas, exigindo que você diminua a velocidade do clock ao longo do tempo. A boa notícia é que esse efeito é geralmente perceptível em uma escala de tempo de anos .

    
por 02.08.2012 / 17:34
4
Lembro-me de um efeito visto em alguns dos primeiros circuitos integrados: quando densidades de corrente relativamente altas eram percorridas pela fiação de ouro, realmente haveria uma migração física do ouro semelhante ao meandro de um rio ao longo do tempo. Nos cantos, o canto lentamente migra para fora (como uma curva de um arco de um rio), tornando o fio mais fino e mais comprido (e também criando um risco de que ele encurte um fio adjacente). Esse afinamento / alongamento dos fios certamente afetaria a velocidade máxima do clock do circuito (se apenas muito ligeiramente).

Mais uma vez, acredito que os designers saibam controlar os processos de fabricação para evitar esse efeito específico (ou pelo menos torná-lo imensamente pequeno). Mas, como observado em um comentário acima, existem vários outros efeitos.

No entanto, existem dois fatores que tornam razoável dizer "não, para todos os fins práticos" em resposta à pergunta original:

  1. A grande maioria dos circuitos de computador é externamente "cronometrada", na maioria das vezes com algum tipo de oscilador controlado por cristal. Então, se o circuito desacelera, ninguém percebe até que os erros comecem a aparecer devido ao relógio ser "mais rápido" que o circuito.
  2. Existem vários efeitos (por exemplo, "bigodes" de metal crescendo nos circuitos - um sério problema de corrente quando o eletrodo é removido dos circuitos) que causa falha no circuito muito antes de a redução ser significativa ou até mesmo mensurável.
por 02.08.2012 / 14:11
4

Esta não é uma resposta completa, mas uma apresentação de uma possível fonte de degradação de velocidade (não tão importante quanto o afogamento devido à degradação da transferência de calor mencionada acima):

Talvez o caminho mais longo seja aumentado devido ao acúmulo de carga dielétrica, fazendo com que o processador diminua a escala para funcionar. Ou seja, quando um vetor de entradas é dado a um circuito lógico, um tempo finito passa enquanto o sistema lógico físico se inclina (o que estabelece uma ligação superior para freqüência de clock). A degradação dielétrica ocorre em todos os transistores, fazendo com que um transistor necessite de tensão mais alta para o mesmo tempo de subida ou, equivalentemente, menor tempo de subida (menos velocidade) com a mesma voltagem. Se uma quantidade suficiente de transistores se degradar (irregularmente), o caminho mais longo pode muito bem mudar, o que pode degradar o desempenho em um processador que opera próximo ao limite de velocidade lógico.

    
por 02.08.2012 / 14:23
3

A CPU é sinônimo (para a maioria) do Processador Multi-core, que eu suspeito que você esteja mais propenso a perguntar.

É possível que alguns processadores multicore desativem núcleos que desenvolvem falhas, falhas intermitentes sobreaquecimento ou falhas permanentes. Veja a funcionalidade de autocorreção do chip de pesquisa de 80 núcleos da Intel . Um núcleo defeituoso é efetivamente inutilizado, e suas responsabilidades são distribuídas para outros núcleos. Menos núcleos significa que seu processador tem menos ciclos de CPU disponíveis e, portanto, será mais lento executar o trabalho.

Eu imagino que isso se tornará mais comum à medida que os fabricantes tentam acompanhar a lei de Moore e empilhar cada vez mais núcleos nos processadores.

Editar:

deixado no comentário de James faz sentido.

De acordo com o How-Stuff-Works , o processador Cell do PS3 tem redundância semelhante, é feita com 8 SPEs, usa 7 deles, mantendo 1 na reserva em caso de falha. Duvido que o processador funcione se 2 SPEs falharem, mas não consigo encontrar mais nenhuma informação.

    
por 02.08.2012 / 20:18
3

como uma CPU opera quando se observa a operação fundamental da CMOS e entende que as taxas de queda da CMOS causam dissipação de calor e o aumento das taxas reduz a taxa de variação e aumenta também o tempo de propagação. Se houver uma margem ajustada no tempo antes de uma condição de corrida, pode-se dizer com velocidade de clock constante que a MPU pode executar tempos de subida mais lentos e maiores atrasos de clock para que a margem antes do travamento devido a uma condição de corrida no chip ou na memória externa causar falha. Isso explica por que as MPUs que funcionam muito bem funcionarão após um período de resfriamento.

O envelhecimento aparente das comportas CMOS pode ocorrer se poeira úmida se acumular nos terrenos soldados com barra exposta. Isso pode adicionar muitos pF de carga, o que pode reduzir o tempo de subida dos sinais de bus e aumentar a dissipação de calor interna, causando uma redução ainda maior nas taxas de variação.

Outra causa do envelhecimento aparente é o aumento do número de tarefas em segundo plano instaladas pelas startups do usuário e resultando em excesso de calor durante a chamada atividade ociosa. aparar as startups pode reduzir a carga geral da CPU e, assim, restaurar o aumento normal da temperatura devido ao excesso de processos em execução. Por exemplo, o XP na instalação limpa de uma versão de varejo pode ter 25 processos em execução e uma versão OEM com muitos serviços instalados pelo usuário e processos de inicialização no registro, pode aumentar esse número de processos conforme mostrado na guia Processo do TaskManager para dizer 50 e até 100 de minha experiência com usuários inexperientes. A desabilitação desses processos usando programas simples como o MSConfig pode ajudar, mas o WinPatrol é ainda melhor e gratuito e restaura a operação legal como um novo.

Como apontado por outros, existem mecanismos internos de falha que também retardam as taxas de giro de portas chamadas de ruptura dielétrica dependente do tempo do crescimento da ElectroMigration no material semicondutor. Isso depende dos níveis de estresse de calor e voltagem e também da exposição à radiação gama no espaço.

Todos esses fatores contribuem para o aumento da temperatura e a perda de margem de tempo nos laptops causados pelo envelhecimento, mesmo após uma nova instalação da imagem OEM. Portanto, os latops de 5 anos de idade ficarão mais quentes, o que significa que eles devem ter taxas de variação mais longas e, portanto, elevar a temperatura acima da temperatura ambiente, o que significa que devem estar ocorrendo tempos de subida mais lentos. Mas o clock é fixo para que o desempenho, se estiver funcionando, seja o mesmo até que a margem caia para zero sem aviso. Portanto, monitore seu aumento de temperatura e não exceda 70 ° C para uma operação confiável é o meu melhor conselho. 60'C é o máximo preferido onde a maioria dos ventiladores de CPU começam a funcionar em velocidade total.

Existem muitas razões pelas quais as CPUs ficam mais quentes com o envelhecimento. Uma razão requer e compreende a comutação complementar. Simplificando, é um interruptor sincronizado que liga enquanto o pull-down é desligado. Durante o intervalo existe um curto-circuito momentâneo se houver um cruzamento de taxas de variação desiguais ou tempos de comutação. A nova tecnologia do CMOS pode compensar essa característica que é a temperatura & depende da voltagem para introduzir tempos de comutação mais rápidos, mas com um tempo morto controlado para eliminar a perda de energia transitória durante o crossover. Embora o ElectroMigration seja um dos motivos de atrasos adicionais, não é óbvio se isso é simétrico.

O aumento da temperatura do CPU nunca-a-menos é um fenómeno generalizado com o envelhecimento {com os computadores portáteis que os utilizadores sentem que gradualmente aumentam ao longo dos anos} e isto ajuda a explicar as razões. isto é, o envelhecimento causa um aumento gradual da taxa de variação que afecta o consumo de energia dinâmica de uma frequência de relógio estável ou uma taxa de repetição de transições cruzadas. Como sabemos que o poder de vazamento em estado estacionário é desprezível, é essa força motriz eficaz de saídas complementares com surto de corrente momentâneo que eleva a temperatura da CPU. Portanto, a temperatura ociosa do processador é um strong indicador de envelhecimento ou desaceleração das taxas de variação se todo o restante for constante. (CPU, V +, temperatura ambiente, eficiência de resfriamento, eliminação de poeira) Sua CPU ainda executará instruções na mesma velocidade, mas será executada mais quente e, portanto, com menos margem de tempo antes de ocorrer uma condição de corrida. (ler dados quando não está pronto devido ao atraso de propagação)

Os mesmos fenômenos existem em CPU de desktop, mas os usuários podem não estar cientes do aumento gradual na velocidade do ventilador ao longo dos anos, o que compensa o aumento da dissipação de calor do envelhecimento gradual. Não há nenhum estudo empírico para o meu conhecimento, mas são minhas observações pessoais de CPU nos últimos 20 anos que isso acontece em muitos casos, mas não em todos.

    
por 02.08.2012 / 20:56
2

Alguns bits e peças extras sobre algumas das outras respostas.

    Os cristais podem fluir lentamente com o tempo, mas eles são muito mais afetados pela temperatura do que pelo tempo. Por exemplo, quando você liga a máquina, ela provavelmente está funcionando com uma velocidade um pouco diferente da que está sendo executada por horas. Essas diferenças, no entanto, são muito pequenas para serem perceptíveis.

  1. É perfeitamente possível ter uma falha intermitente nas conexões em um chip. Ao fabricar um chip, eles (obviamente) fazem o melhor para evitar isso, mas ainda é possível e ainda acontece. Como os chips começaram a ficar mais quentes, isso se tornou mais comum. No entanto, quando isso acontece, é muito provável que o lote faça com que a máquina desligue completamente do que a execução normal, mas mais lenta do que foi. Isso não quer dizer que uma desaceleração é impossível, apenas muito improvável.

  2. Embora a autocorreção possa detectar erros e desligar partes de uma CPU, as CPUs em (pelo menos a maioria) dos PCs atuais não incluem tais recursos. Para isso, você está olhando para um mainframe high-end, ou um PC do futuro (embora, na verdade, não seja tão distante de um futuro).

por 02.08.2012 / 09:52
1

Embora isso tenha muito pouco a ver com a vida cotidiana, há uma preocupação com o envelhecimento dos componentes eletrônicos. Em suma, e isso é verdade para qualquer componente ou sistema eletrônico:

  • Se a sua CPU trabalhou algumas horas (o que os fundadores fizeram como parte do teste de fábrica, um processo conhecido como burn-in) sem falha, ela durará o mesmo por anos. A probabilidade de falha ocorrer durante esse período é próxima de 0
  • Após vários anos, a probabilidade de falha começa a aumentar, é hora de mudar sua CPU. Em produtos de consumo, isso geralmente acontece depois que o componente ficou obsoleto, então você não se preocupa com isso
  • Se você gosta de matemática, dê uma olhada no link

Então, sim, se a sua CPU é muito antiga, você pode adivinhar que algum componente da CPU (algum cache tat não responde e sempre faz falhas de página; ou um núcleo da CPU que é perdido) pode atrasá-lo. Mas você provavelmente terá mais sucesso procurando em outro lugar.

Além disso, lembre-se de que um computador possui muitos componentes grandes ou pequenos que envelhecem muito mais rápido que a CPU. Incluindo:

  • discos rígidos com peças mecânicas que se desgastam
  • conectores que corroem
  • dissipadores de calor que se movem e ficam empoeirados
  • condensadores químicos
  • soldas
  • que corroem ou se movem através de vibrações
por 02.08.2012 / 01:29
1

Se você não estiver limpando o dissipador de calor e os ventiladores, a CPU ficará mais quente e o desempenho do sistema será mais lento. Como as partículas de poeira demoram um pouco para se instalar nessas áreas, sentimos que, com o tempo, a velocidade e o desempenho da CPU estão diminuindo.

    
por 02.08.2012 / 12:50
0

Sim, depende do uso do usuário, o disco rígido é aquele que fica envelhecido assim que é infectado por setores defeituosos à medida que envelhece.

Então, quando os programas finais mais avançados são executados na configuração antiga, isso suga o visual máximo, então fica mais lento e, à medida que as idades passam, sua tecnologia aumenta onde seu sistema não atende aos requisitos de software ... então é dito que seu / nosso sistema fica mais lento quando envelhece.

    
por 02.08.2012 / 14:02
0

O calor é o fator mais importante na velocidade da CPU. Dito isto, dependendo de qual CPU está em sua máquina, ela pode reduzir dinamicamente a velocidade para ficar dentro de uma faixa de temperatura "segura". A maioria das CPUs pode fazer isso. Você pode não saber o que está acontecendo. No entanto, a temperatura não é algo que deve aumentar com a idade, se você limpar o dissipador de calor regularmente e se a pasta térmica não for aplicada de forma inadequada.

    
por 02.08.2012 / 18:00
-1

Isso é debatível. Depende. Geralmente de acordo com a teoria, Simple NO. Mas, dependendo do seu horário de uso, carga na fonte de alimentação da CPU e status de energia externa, se estiver trabalhando sem o no-break, as placas-mãe se degradam e a carga na CPU pode aumentar. Mas trabalhando sob condições ideais, será o mesmo que novo. Como a CPU contém bilhões de transistores em seu interior e, portanto, ao longo do tempo, se o desempenho deles degolar de alguma forma, isso prejudicará o desempenho da CPU. Então, em geral, às vezes enfrentamos lentidão no sistema mesmo após novas instalações.

Mas, em geral, não.

    
por 02.08.2012 / 12:16