Czy wydajność procesora ma wpływ na jego wiek? [Zamknięte]

To hipotetyczne pytanie o sposób działania procesora. Jeśli kupię dwa identyczne procesory i użyję jednego długoterminowego (powiedzmy jednego roku), czy będzie on miał identyczną szybkość z nieużywanym procesorem? Czy liczba cykli zegara, opóźnienie żądań itp. Na używanym procesorze będzie mniejsza niż ilość nieużywanego procesora?

Argumentem wspierającym może być to, że urządzenia mechaniczne z czasem ulegają degradacji, podczas gdy procesor nie ma ruchomych części (innych niż wentylator zewnętrzny), ma obwody, które mogą zostać uszkodzone przez ciepło i skoki napięcia. Powiedzmy, że po roku intensywnego użytkowania obwody ulegają degradacji i może przejść mniej elektronów, ponieważ szlak jest węższy itp.

Czy taka jest natura działania procesora, czy po prostu działa, czy jest zepsuta, bez pośredniego spadku prędkości?

Czy wydajność procesora ma wpływ na jego wiek?
po roku intensywnego użytkowania obwody ulegają degradacji i może przejść mniej elektronów, ponieważ szlak jest węższy itp.

Nie,

Oscylator kwarcowy

prędkość procesora jest określana przez oscylator kwarcowy - o ile wiem, jest to część zewnętrzna dla większości procesorów

Zdjęcie z artykułu TechRepublic

Kryształy ulegają powolnej stopniowej zmianie częstotliwości z czasem, znanej jako starzenie się.

Podejrzewam jednak, że nie jest to istotny czynnik.

Dryf wraz z wiekiem wynosi zazwyczaj 4 ppm przez pierwszy rok i 2 ppm rocznie przez cały okres eksploatacji kryształu DT-26.

(z TI dotyczące RTC IC, ale uważam, że ta szybkość jest podobna dla kryształów czasu w ogóle)

Zmiany półprzewodników procesora

Przełom opublikował link do artykułu IEEE, który opisuje niezliczone sposoby, w jakie wpływają na półprzewodniki w czasie.

Jest zatem możliwe, że maksymalna prędkość zegara, jaką jest w stanie zapewnić procesor, zmniejsza się z czasem. Jednak w większości przypadków nie spowoduje to, że teoretyczna maksymalna możliwa prędkość procesora spadnie w ciągu roku poniżej rzeczywistej prędkości roboczej ustawionej przez oscylator kwarcowy. Dlatego procesor przechowywany przez rok będzie działał z tą samą prędkością, co pierwotnie identyczny procesor, który był używany nieprzerwanie przez rok.

Regulacja termiczna procesora

Wiele procesorów zmniejsza prędkość, jeśli ich temperatura przekroczy ustalony próg. Głównymi czynnikami, które mogą powodować przegrzanie jednorocznego procesora, nie są degradacja półprzewodników w samym procesorze. Dlatego te czynniki nie mają wpływu na sformułowane pytanie.

Jest mało prawdopodobne, aby dana para identycznych procesorów różniła się zdolnością w ciągu jednego roku wystarczająco, aby wywołać problemy termiczne, które wymagają, aby jeden z nich działał ze zmniejszoną prędkością. Przynajmniej nie znam dowodów na to, że miało to miejsce w ciągu jednego roku na urządzeniu, który nie jest uważany za wadę gwarancyjną z powodu wady produkcyjnej.

Wydajność energetyczna procesora

Wiele komputerów, szczególnie przenośnych, jest podobnie zaprojektowanych w celu zmniejszenia zużycia energii w stanie bezczynności. Ponownie, nie jest to tak naprawdę istotne dla pytania, jak stwierdzono.

Teoretycznie nie, procesor powinien działać w zasadzie z taką samą prędkością przez całe życie.

W praktyce tak, procesory z czasem stają się wolniejsze z powodu gromadzenia się kurzu na radiatorze, a także dlatego, że pasta termiczna o niższej jakości, z którą często są dostarczane fabrycznie zainstalowane komputery, ulegnie degradacji lub odparowaniu. Efekty te powodują przegrzanie procesora, w którym to momencie dławi prędkość, aby zapobiec uszkodzeniom.

Jednak wyczyszczenie radiatora i ponowne nałożenie pasty termicznej powinno sprawić, że będzie ona jak nowa.

Uwaga: jeśli pytasz o to ze względu na spowolnienie starego komputera, istnieją inne powody (zwykle ginące dyski twarde lub pęknięte kondensatory) , które spowalniają stare komputery z czasem.

Krótka odpowiedź, żaden procesor nie zwolni z wiekiem.

Nieco dłuższa odpowiedź:

Procesor będzie działał, dopóki wszystkie połączenia i tranzystory będą działać poprawnie. Podczas gdy w normalnym przewodzie może występować ruch, który może powodować przerywanie połączenia, tak nie jest w przypadku procesora, ponieważ:

• obwody są wyryte w krzemie
• rzeczy są znacznie mniejsze

Jeśli coś się zepsuje, wszystko może się zdarzyć: od złej matematyki po komputer nie uruchamiający się.

Twierdziłbym - że sedno tej sprawy - ma znacznie mniej wspólnego z fizycznym sprzętem - podobnie jak z naszym postrzeganiem - i względną wydajnością oprogramowania, które uruchamiamy - z czasem się zmienia.

W świecie 1's and 0's- niewiele może się zdarzyć, szczególnie procesora - który drastycznie (a nawet statystycznie) zmieniłby ogólną wydajność komputera - inny niż całkowita awaria.

To pytanie przykuło moją uwagę, ponieważ przypomniałem sobie czasy, w których nie mogłem uwierzyć, że maszyna, której używałem - była ta sama, którą może kilka lat wcześniej myślałem, że jest tak szybka - że teraz jestem torturowany przez co w tym momencie wydawało się nieskończenie powolne.

Mówiąc jaśniej - ponieważ prawnicy Moore'a wydają się być w trudnej sytuacji - twórcy oprogramowania dokonali znacznych ulepszeń w ostatnich latach - wydaje się, że koncentrują się na dostrajaniu wydajności w porównaniu z brutalną mocą. Nie przesadzam, kiedy mówię, że mój 8-rdzeniowy Xenon 2.8 GHz Mac Pro wydaje się teraz 2X lub 3X szybszy niż w momencie zakupu w 2008 roku. Są to znaczące i mierzalne różnice, które mogą wynikać jedynie z ogromnych ulepszeń / optymalizacji oprogramowania bok.

Mówię o tym, że ludzki umysł / nasze postrzeganie / nasze oczekiwania, w połączeniu z innymi bardziej elastycznymi aspektami środowiska operacyjnego, mają wykładniczo większy wpływ niż jakiekolwiek różnice w stosunku do specyfikacji fabrycznych - o które możesz się martwić.

Jeśli kupię dwa identyczne procesory i użyję jednego długoterminowego (powiedzmy jednego roku), czy będzie on miał identyczną szybkość z nieużywanym procesorem?

Najprawdopodobniej tak . Szybkość działania procesora jest zmienna i ustawiana przez użytkownika końcowego (chociaż zwykle ustawiana automatycznie zgodnie ze specyfikacjami producenta). Jednak może się okazać, że pod koniec pierwszego roku nieużywany procesor (zakładając, że na początku były naprawdę identyczne ) przetaktowuje się lepiej niż używany procesor. Ten efekt można przypisać starzeniu się tranzystora , o czym wspomniałeś w dalszej części pytania:

Chociaż procesor nie ma ruchomych części (innych niż wentylator zewnętrzny), ma obwody, które mogą zostać uszkodzone przez ciepło i skoki napięcia. Powiedzmy, że po roku intensywnego użytkowania obwody ulegają degradacji i może przejść mniej elektronów, ponieważ szlak jest węższy itp.

Dokładnie tak jest i dokładnie tak dzieje się po użyciu procesora.

Podobnie jak w pojeździe, na przewodach przechodzą pewne zużycie. Ciepło wpływa również na starzenie się tranzystora, dlatego matryca procesora jest zaprojektowana dla określonego zakresu temperatur roboczych. Podczas pracy elektrony muszą tunelować niektóre warstwy w materiałach półprzewodnikowych, degradując je z czasem. Powoduje to, że prędkość przełączania poszczególnych tranzystorów z czasem wzrasta, co czyni je „wolniejszymi”.

Jednak, jak powiedziałem wcześniej, szybkość procesora jest ustalana przez użytkownika końcowego. Jest to synchroniczny obwód cyfrowy, który będzie działał tak szybko, jak mu to nakazujesz - nawet jeśli opóźnienie propagacji przekroczy czas przełączania, a komputer ulegnie awarii. Tak się stanie, gdy procesor się starzeje. Z biegiem czasu różne podjednostki procesora będą trwać coraz dłużej, aby zakończyć obliczenia, co prowadzi do niestabilności procesora.

Efekt ten można złagodzić, zmniejszając szybkość zegara, spowalniając procesor, ale kompensując zwiększone opóźnienia propagacji. Efekt ten można również złagodzić, zwiększając napięcie procesora (powodując skrócenie czasu przełączania tranzystorów, co pozwala na wyższą prędkość zegara), ale zwiększenie napięcia procesora spowoduje jedynie szybsze starzenie się tranzystorów .

Dlatego mówimy, że procesor staje się wolniejszy w miarę starzenia się - procesor staje się niestabilny przy wyższych prędkościach, co wymaga obniżenia prędkości zegara w miarę upływu czasu. Dobrą wiadomością jest to, że efekt ten jest zwykle wyczuwalny na skali czasowej lat .

Przypomina mi się efekt obserwowany w niektórych wczesnych układach scalonych: gdy stosunkowo duże gęstości prądu przepłynęły przez złote okablowanie, faktycznie nastąpiłaby fizyczna migracja złota podobna do meandrowania rzeki w czasie. Na rogach róg powoli migrowałby na zewnątrz (tak jak zakole starorzecza w rzece), dzięki czemu drut jest cieńszy i dłuższy (a także stwarza ryzyko, że zwiąże się z sąsiednim drutem). To przerzedzenie / wydłużenie drutów z pewnością wpłynęłoby na maksymalną prędkość zegara obwodu (jeśli tylko nieznacznie).

Ponadto uważam, że projektanci wiedzą, jak kontrolować procesy produkcyjne, aby zapobiec temu konkretnemu efektowi (lub przynajmniej uczynić go niezmiernie małym). Ale, jak zauważono w komentarzu powyżej, istnieje kilka innych efektów.

Istnieją jednak dwa czynniki, które uzasadniają stwierdzenie „nie, we wszystkich praktycznych celach” w odpowiedzi na pierwotne pytanie:

1. Zdecydowana większość obwodów komputerowych jest „taktowanych” zewnętrznie, najczęściej z pewnym oscylatorem sterowanym kryształami. Jeśli więc obwód zwolni, nikt nie zauważy, dopóki nie zaczną pojawiać się błędy, ponieważ zegar jest „szybszy” niż obwód.
2. Istnieje kilka efektów (np. Metalowe „wąsy” narastające na obwodach - poważny problem prądowy, gdy przewód jest usuwany z obwodów), które powodują awarię obwodu na długo zanim spowolnienie obwodu stanie się znaczące, a nawet mierzalne.

To nie jest pełna odpowiedź, ale przedstawienie możliwego źródła spadku prędkości (nie tak dużego jak dławienie z powodu wspomnianej powyżej degradacji przenoszenia ciepła):

Być może najdłuższa ścieżka jest zwiększona z powodu nagromadzenia ładunku dielektrycznego, powodując zmniejszenie procesora w celu jego działania. Oznacza to, że gdy wektor wejść jest podawany do obwodu logicznego, upływa skończony czas, podczas gdy fizyczny układ logiczny grzechota na swoim miejscu (co ustawia górne wiązanie dla częstotliwości taktowania). Degradacja dielektryczna zachodzi dla każdego tranzystora, powodując, że tranzystor wymaga wyższego napięcia dla tego samego czasu narastania lub równoważnie krótszego czasu narastania (mniejszej prędkości) przy tym samym napięciu. Jeśli wystarczająca ilość tranzystorów ulegnie degradacji (nierównomiernie), najdłuższa ścieżka może bardzo się zmienić, co może obniżyć wydajność procesora, który działa w pobliżu swojego logicznego ograniczenia prędkości.

Procesor jest (w większości przypadków) równoznaczny z procesorem wielordzeniowym, o którym, jak podejrzewam, częściej pytasz.

Niektóre procesory wielordzeniowe mogą wyłączyć rdzenie, które powodują awarie, przerywane awarie przegrzania lub trwałe awarie. Zobacz funkcję autokorekty 80-rdzeniowego procesora badawczego Intel . Zły rdzeń jest skutecznie oznaczony jako niezdatny do użytku, a jego obowiązki są rozdzielone na inne rdzenie. Mniej rdzeni oznacza, że ​​twój procesor ma mniej dostępnych całkowitych cykli procesora, dlatego praca będzie wolniejsza.

Wyobrażam sobie, że stanie się to bardziej powszechne, gdy producenci starają się dotrzymać prawa Moore'a i wbijają coraz więcej rdzeni w matryce procesorów.

Edytować:

pozostawione w, więc komentarz Jamesa ma sens.

Według How-Stuff-Works procesor komórkowy PS3 ma podobną redundancję, jest wykonany z 8 SPE, używa 7 z nich, zachowując 1 w rezerwie na wypadek awarii. Wątpię, czy procesor działałby, gdyby zawiodły 2 SPE, ale nie mogę znaleźć więcej informacji.

to, jak działa procesor, gdy patrzy się na podstawowe działanie CMOS, wymaga zrozumienia i zrozumienia, że ​​prędkości narastania CMOS powodują rozpraszanie ciepła, a rosnące temperatury zmniejszają prędkości narastania, tym samym jeszcze bardziej zwiększając szybkość narastania, a także czas propagacji. Jeśli istnieje ustalony margines czasowy przed warunkami wyścigu, można powiedzieć ze stałą prędkością zegara, że ​​MPU może działać wolniej i przy dłuższych opóźnieniach zegara, więc margines przed zablokowaniem z powodu warunków wyścigu w układzie lub pamięci zewnętrznej może spowodować awarię. To wyjaśnia, dlaczego MPU, które działają na gorąco, będą działać po okresie ochładzania.

Widoczne starzenie się bram CMOS może wystąpić, jeśli wilgotny pył gromadzi się na odsłoniętych powierzchniach lutowanych szyn. Może to dodać wiele pF obciążenia, co może skrócić czas narastania sygnałów magistrali i zwiększyć wewnętrzne rozpraszanie ciepła, powodując dalsze zmniejszenie szybkości narastania.

Inną przyczyną widocznego starzenia się jest zwiększona liczba zadań w tle instalowanych przez start-upy użytkowników i powodujących nadmiar ciepła podczas tak zwanej bezczynności. przycinanie startupów może zmniejszyć ogólne obciążenie procesora, a tym samym przywrócić normalny wzrost temperatury z powodu nadmiernej liczby uruchomionych procesów. Na przykład XP przy czystej instalacji wersji detalicznej może mieć uruchomionych 25 procesów, a wersja OEM z wieloma automatycznie instalowanymi usługami użytkownika i procesami uruchamiania w rejestrze może zwiększyć tę liczbę procesów, jak pokazano na karcie procesu TaskManager, aby powiedzieć 50, a nawet do 100 z mojego doświadczenia niedoświadczonych użytkowników. Wyłączenie tych procesów za pomocą prostych programów, takich jak MSConfig, może pomóc, ale WinPatrol jest jeszcze lepszy i darmowy i przywraca fajne działanie jako nowe.

Jak zauważyli inni, istnieją wewnętrzne mechanizmy uszkodzenia, które również spowalniają prędkości narastania bramek, zwane zależnym od czasu rozkładem dielektrycznym od wzrostu ElectroMigration na materiale półprzewodnikowym. Zależy to od poziomu naprężeń ciepła i napięcia, a także narażenia na promieniowanie gamma w przestrzeni kosmicznej.

Wszystkie te czynniki wpływają na to, dlaczego wzrost temperatury i utrata marginesu czasu występują w laptopach po starzeniu się, nawet po ponownej instalacji obrazu OEM. Tak więc 5-letnie latops będą działały cieplej, co oznacza, że ​​muszą mieć dłuższe prędkości narastania, a tym samym wyższy wzrost temperatury powyżej temperatury otoczenia, co oznacza, że ​​musi działać wolniej. Ale częstotliwość zegara jest stała, więc wydajność, jeśli praca będzie taka sama, dopóki margines nie spadnie do zera bez ostrzeżenia. Więc monitoruj swój wzrost temperatury i nie przekraczaj 70 ° C, ponieważ niezawodna praca to moja najlepsza rada. 60 ° C jest preferowanym maksimum, gdy większość wentylatorów procesora zaczyna działać z pełną prędkością.

Istnieje wiele powodów, dla których procesor staje się cieplejszy z wiekiem. Jeden powód wymaga i zrozumienia zamiany komplementarnej. Mówiąc najprościej, jest to synchroniczny przełącznik podciągania, który włącza się podczas wyłączania. W międzyczasie dochodzi do chwilowego zwarcia, jeśli dochodzi do rozbieżności między nierównymi prędkościami przełączania lub czasami przełączania. Nowa technologia CMOS może zrekompensować tę cechę, która jest zależna od temperatury i napięcia, aby wprowadzić krótsze czasy przełączania, ale z kontrolowanym czasem martwym, aby wyeliminować przejściowe straty mocy podczas zwrotnicy. Chociaż ElectroMigration jest jednym z powodów dodatkowych opóźnień, nie jest oczywiste, czy jest to symetryczne.

Niemniej jednak wzrost temperatury procesora jest powszechnym zjawiskiem związanym ze starzeniem się (z laptopami wyczuwanymi przez użytkowników, które stopniowo się nagrzewają przez lata), co pomaga wyjaśnić przyczyny. tj. starzenie powoduje stopniowy wzrost prędkości narastania, który wpływa na dynamiczny pobór mocy stałej częstotliwości taktowania lub częstotliwość powtarzania przejść krzyżowych. Ponieważ wiemy, że moc upływu w stanie ustalonym jest znikoma, to ta skuteczna siła napędowa komplementarnych wyjść z chwilowym skokiem prądu powoduje wzrost temperatury procesora. Tak więc temperatura bezczynności procesora jest silnym wskaźnikiem starzenia się lub spowalniania szybkości przełączania, jeśli wszystko inne jest stałe. (Obciążenie procesora, V +, temperatura otoczenia, wydajność chłodzenia, eliminacja zapylenia) TWÓJ procesor nadal będzie wykonywać instrukcje z tą samą prędkością, ale będzie działać cieplej, a zatem z mniejszym marginesem czasowym, zanim wystąpią warunki wyścigu.

Te same zjawiska występują w procesorach stacjonarnych, ale użytkownicy mogą nie być świadomi stopniowego wzrostu prędkości wentylatora na przestrzeni lat, który kompensuje zwiększone rozpraszanie ciepła ze stopniowego starzenia się. Według mojej wiedzy nie ma badań empirycznych, ale moje osobiste obserwacje procesorów w ciągu ostatnich 20 lat zdarzają się w wielu przypadkach, ale nie we wszystkich.

Kilka dodatkowych drobiazgów na temat niektórych innych odpowiedzi.

1. kryształy mogą powoli dryfować z upływem czasu, ale znacznie bardziej na nie wpływ ma temperatura niż czas. Na przykład, zaraz po włączeniu maszyny, prawdopodobnie działa ona nieco inaczej niż wtedy, gdy była używana przez wiele godzin. Różnice te są jednak o wiele za małe, aby były zauważalne.

2. Całkowicie możliwe jest występowanie sporadycznej awarii połączeń na układzie scalonym. Podczas wytwarzania czipu (oczywiście) robią wszystko, aby temu zapobiec, ale nadal jest to możliwe i nadal się zdarza. Ponieważ chipy zaczęły być cieplejsze, stało się to bardziej powszechne. Kiedy jednak tak się stanie, jest o wiele bardziej prawdopodobne, że urządzenie całkowicie się wyłączy, niż będzie działać normalnie, ale wolniej niż miało to miejsce. Nie oznacza to, że spowolnienie jest niemożliwe, po prostu bardzo mało prawdopodobne.

3. Podczas gdy autokorekta może wykrywać błędy i wyłączać części procesora, procesory w (przynajmniej większości) obecnych komputerów nie mają takich możliwości. W tym celu patrzysz na wysokiej klasy komputer mainframe lub komputer przyszłości (choć, co prawda, wcale nie jest tak odległe od przyszłości).

Chociaż ma to niewiele wspólnego z życiem codziennym, istnieje obawa o starzenie się podzespołów elektronicznych. W skrócie, i dotyczy to każdego elementu elektronicznego lub systemu:

• Jeśli twój procesor przepracował kilka godzin (co założyciele wykonują w ramach testów fabrycznych, proces znany jako wypalenie) bez winy, będzie trwać tak samo przez lata. Prawdopodobieństwo niepowodzenia w tym czasie jest bliskie 0
• Po kilku latach prawdopodobieństwo awarii zaczyna rosnąć, czas zmienić procesor. W produktach konsumenckich dzieje się to zwykle po tym, jak komponent jest już przestarzały, więc tak naprawdę nie musisz się tym przejmować
• Jeśli lubisz matematykę, zajrzyj na http://en.wikipedia.org/wiki/Failure_rate

Tak: tak, jeśli twój procesor jest bardzo stary, możesz zgadywać, że jakiś element procesora (część pamięci podręcznej nie reaguje i zawsze powoduje błędy strony; lub utracony rdzeń procesora) może go spowolnić. Ale najprawdopodobniej odniesiesz większy sukces, patrząc gdzie indziej.

Należy również pamiętać, że komputer ma wiele dużych lub małych komponentów, które starzeją się znacznie szybciej niż procesor. Włącznie z :

• dyski twarde z zużywającymi się częściami mechanicznymi
• złącza, które powodują korozję
• radiatory, które się poruszają i stają się zakurzone
• skraplacze chemiczne
• spoiny, które powodują korozję lub przemieszczają się przez wibracje

Jeśli nie czyścisz radiatora, a wentylatory procesor się nagrzeje, a wydajność systemu spadnie. Ponieważ cząsteczki pyłu osiadają w tych obszarach, odczuwamy, że z czasem zmniejsza się prędkość i wydajność procesora.

Tak, robi to - zależy od sposobu użytkowania użytkownika, dysk twardy starzeje się, gdy tylko z wiekiem zostanie zainfekowany złymi sektorami.

Następnie, gdy programy wyższej klasy działają w starej konfiguracji, wysysa maksymalne efekty wizualne, więc staje się wolniejsze, a wraz z upływem lat twoja technologia rośnie, gdy twój system nie może spełnić wymagań oprogramowania ... więc powiedziano, że twój / nasz system staje się wolniejszy, gdy się starzeje.

Ciepło jest najważniejszym czynnikiem w szybkości procesora. To powiedziawszy, w zależności od tego, jaki procesor jest w twoim komputerze, może on dynamicznie zmniejszać prędkość, aby pozostać w „bezpiecznym” zakresie temperatur. Większość procesorów może to zrobić. Możesz nie wiedzieć, że to się dzieje. Temperatura nie jest jednak czymś, co powinno podnosić się z wiekiem, jeśli regularnie czyścisz radiator, a pasta termiczna nie jest niewłaściwie nałożona.

To jest dyskusyjne. To zależy. Ogólnie, zgodnie z teorią, Proste NIE. Ale w zależności od godzin użytkowania, obciążenia zasilacza procesora i zewnętrznego stanu zasilania, jeśli pracuje się bez UPS, płyty główne ulegają degradacji i obciążenie procesora może wzrosnąć. Ale praca w idealnych warunkach będzie taka sama jak nowa. Ponieważ procesory zawierają miliardy tranzystorów w poprzek i tak dalej, jeśli ich wydajność w jakikolwiek sposób ulegnie pogorszeniu, obniży to wydajność procesora. Tak więc generalnie czasami mamy do czynienia ze spowolnieniami systemu, nawet po nowych instalacjach.

Ale generalnie nie.