Вопрос: Является ли производительность процессора затронутой по мере его возраста? [закрыто]


Это гипотетический вопрос о том, как работает ЦП. Если я куплю два идентичных процессора и использую один долгосрочный (скажем, один год), будет ли он одинаковым по скорости для неиспользуемого процессора? Будет ли количество тактовых циклов, латентность запросов и т. Д. На используемом ЦП меньше, чем количество неиспользуемых CPU?

Вспомогательный аргумент может заключаться в том, что механические устройства ухудшаются с течением времени. Хотя у процессора нет движущихся частей (кроме внешнего вентилятора), у него есть схемы, которые могут быть повреждены при нагревании, и пики напряжения. Допустим, что после года интенсивного использования схемы ухудшаются, и меньше электронов может пройти, поскольку путь уже и т. Д.

Является ли это тем, как работает ЦП, или он просто работает или ломается, без ухудшения скорости между ними?


176


Источник


Я полагаю, что теоретически, процессор может работать медленнее, когда он возрастает, если механизм охлаждения не охлаждается так же эффективно, как и раньше (возможно, вентилятор немного ломается и не может достичь максимальной скорости), я думаю, что некоторые процессоры могут автоматически уменьшите их тактовую частоту, если они обнаружат, что они слишком горячие. Обратите внимание, что это не означает, что сам процессор стареет в плохую производительность; в этом случае замена плохого вентилятора, вероятно, позволит процессору работать так же быстро, как когда он был новым. У меня нет ссылок на это, но мне кажется правдоподобным ... - FrustratedWithFormsDesigner
@FrustratedWithFormsDesigner, я видел, как ноутбук Dell сильно дросселировал его процессор, потому что считал, что он становится слишком горячим (в основном, из-за плохого дизайна, который я считаю). Это вполне возможно, что накопление пыли с течением времени может вызвать это тоже, но вы правы, что это не строго возраст, который вызывает это. - Highly Irregular
Что замедляется, это программное обеспечение. - Daniel R Hicks
Вот отличная статья IEEE написанная специально в отношении старения транзисторов, я призываю всех, кто интересуется этой темой, читать. - Breakthrough
@ JoãoPortela это все относительно. Процессор будет работать с одинаковой скоростью / напряжением, пока некоторые транзисторы перестанут функционировать должным образом из-за возраста. Единственный способ решить проблему в этот момент - либо замедлить работу процессора, либо уменьшить тактовую частоту, либо увеличить рабочее напряжение (дальнейшее старение транзисторов на кристалле процессора). И, конечно же, с течением времени единицы генерации тактовых импульсов в CPU также становятся нестабильными, что приводит к большему джиттеру часов. - Breakthrough


Ответы:


Является ли производительность процессора затронутой по мере его возраста?
  после год интенсивного использования, схемы ухудшаются и меньше электронов   может пройти, поскольку путь уже и т. д.

Нет,

Кристальный генератор

скорость процессора определяется кварцевый генератор - Насколько я знаю, это внешняя часть для большинства процессоров

crystal oscillator Mobo with xtal

Изображение с Техническая статья

Кристаллы подвергаются медленному постепенному изменению частоты со временем, известному как старение.

Однако я подозреваю, что это не является существенным фактором.

Дрейф с возрастом обычно составляет 4 ppm в течение первого года и 2 ppm в год для   жизни кристалла DT-26.

(из TI относительно ICTC RTC, но я считаю, что этот показатель похож на хронологические кривые вообще)

Изменения в CPU Semiconductor

Прорвать разместила ссылку на Статья IEEE который описывает множество способов воздействия на полупроводники со временем.

Поэтому возможно, что максимальная тактовая частота, на которую способен процессор, со временем уменьшится. Однако в большинстве случаев это не приведет к падению теоретической максимальной возможной скорости процессора в течение года ниже фактической рабочей скорости, установленной кварцевым генератором. Поэтому процессор, который был сохранен в течение года, будет работать с той же скоростью, что и первоначально идентичный CPU, который использовался непрерывно в течение года.

Терморегулирование процессора

Многие процессоры уменьшают свою скорость, если их температура превышает заданный порог. Основными факторами, которые могут вызвать перегрев однолетнего процессора, не связано с деградацией полупроводника внутри самого ЦП. Поэтому эти факторы не имеют отношения к поставленному вопросу.

Маловероятно, что данная пара идентичных ЦП будет расходиться в течение одного года в достаточной степени, чтобы вызвать термические проблемы, которые требуют, чтобы одна из них работала на пониженной скорости. По крайней мере, я не знаю никаких доказательств того, что это произошло в течение одного года на устройстве, которое не считается гарантийным сбоем из-за производственного дефекта.

Энергоэффективность процессора

Многие компьютеры, особенно переносные, аналогично предназначены для снижения потребления энергии в режиме ожидания. Опять же, это не имеет отношения к заданному вопросу.


124



Какими единицами вы считаете ppm? Я знаком с этим значением «частей на миллион», которое здесь не подходит. - CajunLuke
Я интерпретирую это как изменение +/- 0,0004% от номинальной стоимости в первый год и +/- 0,0002% после этого. - StarNamer
> Частотные вариации частоты (будь то вверх или вниз) являются общей проблемой, но они, вероятно, никогда не будут заметны у пользователя как замедление.   Вы можете видеть их в CPU-Z и подобных программах. Частота колебаний несколько МГц (моя всегда кажутся пара ниже номинальной скорости), но, как вы сказали, это небольшой процент от общей скорости, поэтому нормальный человек не заметит его эффектов. - Synetech
Мне нравится, как этот ответ затрагивает основную проблему с частотой процессора: часы. В другом ответе рассказывается о других проблемах, которые могут повлиять на скорость ЦП, но они не являются основной проблемой, влияющей на скорость ЦП. - Trevor Boyd Smith
У этого есть подтверждающие доказательства во всех связанных комментариях. Прорывные ссылки на статью IEEE, в которой обсуждается замедление транзисторов, что свидетельствует о том, что они изнашиваются со временем. Затем, как отмечает DanH, «если схема замедляется, никто не замечает, пока не начнут появляться ошибки из-за того, что часы« быстрее », чем схема». Итак, как вы упомянули, кварцевый генератор диктует скорость и колеблется почти незаметно. Пока медленные транзисторы все еще достаточно быстро реагируют на скорость, установленную кварцевым генератором, замедление не будет измерено через некоторое время. - Ben Simpson


Теоретически, нет, процессор должен работать в основном с той же скоростью всю свою жизнь.


На практике, да, процессоры становятся все медленнее с течением времени из-за образования пыли на радиаторе, а также потому, что низкокачественная термопаста, которую готовые компьютеры часто поставляют, будет деградировать или испариться. Эти эффекты заставляют процессор перегреваться, и в этот момент он будет дросселировать свою скорость, чтобы предотвратить повреждение.

Очистка радиатора и повторное использование тепловой пасты должны сделать ее такой же хорошей, как и новая.


Примечание: если вы спрашиваете об этом из-за замедления работы старого компьютера, другие причины  (обычно умирающие жесткие диски или спрессованные конденсаторы) что старые компьютеры будут замедляться со временем.


68



Очень хороший ответ. Теория - это не реальность. - Ugo
Правда, я сделал свой процессор быстрее, пылесось пыль из вентилятора. - MSalters
@Ramhound: Извините, но это не так. Intel использует свои SpeedStep технологии второго поколения Pentium III (около 2000), в то время как AMD PowerNow! с 1999 года. Я также четко помню, как Pentium II имел дросселирование процессора перед AMD, прежде чем у них появилось фантастическое имя для торговой марки. - BlueRaja - Danny Pflughoeft
Как вы объясните, что ноутбуки работают более годами из-за постоянного использования? которые регулярно очищаются. - Tony EE rocketscientist
@Tony: Как я уже упоминал, термическая паста, вероятно, должна быть повторно применена (также может случиться, что вентилятор умирает / мертв, но это должно быть легко увидеть / услышать), - BlueRaja - Danny Pflughoeft


Короткий ответ, ни один процессор не будет становиться все медленнее с возрастом.

Чуть более длинный ответ:

ЦП будет работать до тех пор, пока все соединения и транзисторы работают правильно. Хотя в обычном проводе может происходить перемещение, которое может привести к прерыванию соединения, это не относится к CPU как:

  • схемы протравлены в кремний
  • вещи намного меньше

Если что-то сломается, что-то может случиться: от плохой математики до компьютера не запускается.


36



Downvoter ухаживает за комментариями? - soandos
Я не являюсь нисходящим, но это может быть потому, что вы подразумевали, что печатаются процессоры; они фактически выгравированы. (Конечно, это не меняет правильной правильности ответа, поэтому я поддержал вас.) Я также представил редактирование, чтобы исправить это. - CajunLuke
@CajunLuke: На самом деле, шаг травления является лишь одним из многих. Сначала вы нанесете слой анти-травления сверху, затем распечатайте требуемую схему на слое, промойте печатные части и затем протравливайте всю поверхность. Там, где защитный слой ушел, травление будет создавать каналы. в слое ниже. Этот процесс называется «фотолитография», - MSalters
как вы объясните увеличение скорости вентилятора и повышение температуры ноутбука после многих лет старения? при хранении в чистоте. - Tony EE rocketscientist
Может быть, ухудшение термической пасты? - Spidey


Я бы сказал, что главное в этом вопросе гораздо меньше связано с физическим оборудованием - как это происходит с тем, как наши восприятия и относительная производительность программного обеспечения, которое мы запускаем, меняются со временем.

В мире 1's and 0's - Там есть очень мало что может случиться, особенно к ЦП, что резко (или даже статистически) изменило бы общую производительность машины, кроме полного отказа.

Этот вопрос привлек мое внимание, потому что я вспоминал времена в моей жизни, где я не мог поверить машина, которую я использовал, была той же, что и возможно, всего за несколько лет до Я думал, что так быстро - что меня сейчас пытают то, что в этот момент, казалось, было нескончаемо медленным.

В более яркой заметке - поскольку адвокаты Мура, похоже, были в перерыве - разработчики программного обеспечения в последние годы добились значительных улучшений, которые, похоже, сосредоточены на тонкой настройке производительности и повторении на грубой мощности. Это не преувеличение, когда я говорю, что мой 8-Core Xenon 2.8 ГГц Mac Pro кажется 2X или 3X быстрее, чем это было при покупке в 2008 году. Это значимые и измеримые различия, которые могут быть вызваны только значительными улучшениями / оптимизациями со стороны программного обеспечения.

Я говорю о том, что человеческий разум / наше восприятие / наши ожидания в сочетании с другими более гибкими аспектами операционной среды экспоненциально более эффективны, чем любые варианты от заводской спецификации, - что вы можете беспокоиться.


12



Это интересно, что вы говорите, что ваш Mac работает лучше, чем раньше. Это указывает на то, что разработчики программного обеспечения для Mac концентрируются на повышении производительности, чтобы иметь возможность получить больше от машинной силы, в то время как разработчики ПК для Windows просто используют улучшенную аппаратную мощность для создания более привлекательных программ, не слишком много думая о производительности. Вероятно, поэтому ПК со временем замедляется - не потому, что аппаратное обеспечение ухудшается, а потому, что программное обеспечение требует больше аппаратного обеспечения ... - awe
Я согласен с вами в том, что относительное восприятие человеком того, что быстро меняется - со временем, когда мы неоднократно превышаем пределы, - с более быстрым оборудованием, обратите внимание, что есть способы обойти это, например, с помощью стандартизованных тестов, которые не учитывают программное обеспечение улучшения или субъективного уклона. - Thomas
«Я бы сказал, что основная суть этого вопроса - гораздо меньше связана с физическим оборудованием, - как это происходит с тем, как наши восприятия и относительная производительность программного обеспечения, которое мы запускаем, меняются со временем».  Это хорошо, но ОП задает конкретно из аппаратная перспектива, Я согласен с тем, что проблема едва заметна человеком, но на самом деле транзисторные характеристики переключения существенно изменяются в течение срока службы полупроводника. - Breakthrough
@Breakthrough Я, конечно, не инженер-электрик и лучше понял, что вы говорите Я нашел эту статью что интересно. Но что это в основном говорит о том, что без миллионов долларов оборудования даже чипмейкеры не имеют головы вокруг этого процесса старения. Я думаю, что это просто в повседневной жизни, этот вопрос никогда не станет корнем ничейной проблемы, и то, с чем мы можем даже связаться с нашими человеческими чувствами. - mralexgray


Если я куплю два идентичных процессора и использую один долгосрочный (скажем, один   год), будет ли он одинаковым по скорости для неиспользуемого процессора?

Скорее всего, да, Скорость, с которой работает CPU, является переменной и устанавливается конечным пользователем (хотя обычно устанавливается автоматически в соответствии со спецификациями производителя). Однако вы можете обнаружить, что в конце первого года неиспользуемый CPU (при условии, что они были действительно идентичный для начала) разгона лучше чем используемый CPU. Этот эффект можно объяснить старение транзисторов, о чем вы позже намекнули в своем вопросе:

Хотя у ЦП нет движущихся частей (кроме внешнего вентилятора), он делает   имеют цепи, которые могут быть повреждены при нагревании, и пики напряжения. Давайте   говорят, что после года интенсивного использования схемы ухудшаются и уменьшаются   электроны могут проходить, поскольку путь уже и т. д.

Это точно так, и именно это происходит после использования ЦП.

Подобно транспортному средству, на проводниках наблюдается некоторый износ, когда через них проходят электроны. Тепло также влияет на старение транзисторов, поэтому матрица процессора рассчитана на определенный диапазон рабочих температур. Во время работы электроны должны проходить через некоторые слои в полупроводниковых материалах, ухудшая их с течением времени. Это приводит к тому, что скорость переключения отдельных транзисторов увеличивается со временем, делая их «более медленными».

Однако, как я уже говорил, скорость процессора устанавливается конечным пользователем. Это синхронная цифровая схема и будет работать так же быстро, как вы говорите, даже если задержка включения превышает время переключения, и компьютер падает. Это то, что будет происходить с возрастом процессора. Со временем различные компоненты в процессоре будут занимать больше времени и дольше, чтобы завершить вычисления, что приведет к нестабильности в CPU.

Этот эффект можно смягчить, замедляя тактовую скорость вниз, делая процессор медленнее, но компенсируя увеличенные задержки распространения. Этот эффект также можно уменьшить за счет увеличения напряжения процессора (что приводит к сокращению времени переключения для транзисторов, что обеспечивает более высокую тактовую частоту), но повышение напряжения процессора приведет к тому, что транзисторы возрастут Быстрее,


Вот почему мы говорим, что процессор становится медленнее, поскольку он стареет - процессор становится нестабильным на более высоких скоростях, требуя, чтобы вы снижали тактовую частоту с течением времени. Хорошей новостью является то, что этот эффект обычно заметен на шкале времени лет,


6





Мне напомнили о эффекте, наблюдаемом в некоторых ранних интегральных схемах: когда с помощью золотой проводки проходили относительно высокие плотности тока, фактически была бы физическая миграция золота, похожее на извилистую реку с течением времени. В углах угол медленно мигрировал наружу (точно так же, как изгиб соломы в реке), делая провод более тонким и длинным (а также создавая риск того, что он будет близок к соседнему проводу). Это прореживание / удлинение проводов, несомненно, повлияет на максимальную тактовую частоту схемы (если только очень немного).

Кроме того, я считаю, что дизайнеры знают, как контролировать производственные процессы, чтобы предотвратить этот конкретный эффект (или, по крайней мере, сделать его неизмеримо малым). Но, как отмечено в комментарии выше, есть несколько других эффектов.

Однако есть два фактора, которые позволяют разумно сказать «нет, для всех практических целей» в ответ на исходный вопрос:

  1. Подавляющее большинство компьютерных схем снаружи «синхронизированы», чаще всего с каким-то кристальным управляемым осциллятором. Поэтому, если цепь замедляется, никто не замечает, пока не начнут появляться ошибки из-за того, что часы «быстрее», чем схема.
  2. Существует несколько эффектов (например, металлических «усов», растущих на контурах, - серьезная проблема тока, поскольку вывод из цепей исключен), которые вызывают сбои цепи задолго до того, как замедление цепи станет значительным или даже измеримым.

4



Прореживание и удлинение проволоки, как вы описали, звучит как явление электромиграции в статье IEEE выше. Вы правы, хотя в том, что дизайнеры строят эти дорожки достаточно далеко друг от друга, чтобы они не вступали в контакт. - Ben Simpson


Это не полный ответ, а презентация возможного источника деградации скорости (не столь важного, как дросселирование из-за ухудшения теплоотдачи, упомянутого выше):

Возможно, самый длинный путь увеличивается из-за нарастания диэлектрического заряда, заставляя процессор уменьшаться, чтобы функционировать. То есть, когда вектор входов подается на логическую схему, конечное время проходит, когда физическая логическая система гремит на место (что устанавливает верхнюю связь для тактовой частоты). Диэлектрическая деградация происходит с каждым транзистором, в результате чего транзистор требует более высокого напряжения для одного и того же времени нарастания или, что то же самое, более низкого времени нарастания (меньшей скорости) при одном и том же напряжении. Если достаточное количество транзисторов ухудшается (неравномерно), самый длинный путь может очень сильно измениться, что может ухудшить производительность процессора, который работает вблизи своего логического предела скорости.


4



Я думаю, что если ваше время нарастания сильно изменится, транзистор перестанет нормально работать (он не будет утверждать свой сигнал достаточно долго, чтобы следующая часть схемы защелкнулась перед задней кромкой часов). Это приведет к жестким ошибкам, а не к замедлению. Ваш процессор будет работать так же быстро, он просто даст неправильные ответы (или погаснет само по себе, или сплошное клино). - TMN