Apakah kinerja suatu CPU dipengaruhi oleh pertambahan usia? [Tutup]

Ini adalah pertanyaan hipotetis tentang bagaimana CPU beroperasi. Jika saya membeli dua CPU yang identik, dan menggunakan satu jangka panjang (katakanlah satu tahun), apakah kecepatannya akan sama dengan CPU yang tidak digunakan? Apakah jumlah siklus jam, latensi permintaan, dll pada CPU yang digunakan lebih sedikit dari pada CPU yang tidak digunakan?

Argumen yang mendukung mungkin bahwa perangkat mekanik menurun seiring waktu, Sementara CPU tidak memiliki bagian yang bergerak (selain kipas eksternal), itu memang memiliki sirkuit yang dapat rusak oleh panas, dan lonjakan tegangan. Katakanlah bahwa setelah satu tahun penggunaan intensif, sirkuit menurun dan lebih sedikit elektron yang dapat lewat karena jalurnya lebih sempit, dll.

Apakah ini sifat dari bagaimana CPU beroperasi, atau apakah hanya berfungsi atau rusak, tanpa penurunan kecepatan di antaranya?

Apakah kinerja suatu CPU dipengaruhi oleh pertambahan usia?
setelah satu tahun digunakan secara intensif, sirkuit menurun dan lebih sedikit elektron yang dapat lewat karena jalurnya lebih sempit, dll.

Tidak,

Osilator kristal

kecepatan CPU ditentukan oleh osilator kristal - sejauh yang saya tahu ini adalah bagian eksternal untuk sebagian besar CPU

Gambar dari artikel TechRepublic

Kristal mengalami perubahan frekuensi yang lambat secara bertahap seiring waktu, yang dikenal sebagai penuaan.

Namun, saya curiga ini bukan faktor yang signifikan.

Drift dengan usia biasanya 4 ppm untuk tahun pertama dan 2 ppm per tahun untuk umur kristal DT-26.

(dari TI mengenai IC RTC tapi saya percaya tingkat ini mirip untuk pengaturan waktu kristal pada umumnya)

Perubahan CPU Semiconductor

Terobosan memposting tautan ke artikel IEEE yang menjelaskan berbagai cara semikonduktor dipengaruhi dari waktu ke waktu.

Karena itu dimungkinkan bahwa kecepatan clock maksimum yang mampu dihasilkan oleh CPU akan menurun seiring waktu. Namun dalam sebagian besar kasus, ini tidak akan menyebabkan kecepatan maksimum teoretis CPU jatuh, dalam satu tahun, di bawah kecepatan operasi aktual yang ditetapkan oleh osilator kristal. Oleh karena itu CPU yang telah disimpan selama satu tahun akan berjalan pada kecepatan yang sama dengan CPU yang semula identik yang telah digunakan terus menerus selama satu tahun.

Pengaturan termal CPU

Banyak CPU mengurangi kecepatan mereka jika suhunya melebihi ambang yang ditentukan sebelumnya. Faktor utama yang mungkin menyebabkan CPU berumur satu tahun menjadi terlalu panas tidak ada hubungannya dengan degradasi semikonduktor dalam CPU itu sendiri. Oleh karena itu faktor-faktor ini tidak ada hubungannya dengan pertanyaan yang dirumuskan.

Tidak mungkin bahwa sepasang CPU identik tertentu akan menyimpang dalam kemampuan dalam satu tahun cukup untuk memicu masalah termal yang mengharuskan salah satu dari mereka untuk menjalankan sendiri pada kecepatan yang berkurang. Setidaknya, saya tahu tidak ada bukti bahwa ini telah terjadi dalam satu tahun pada perangkat yang tidak dianggap sebagai kegagalan garansi karena cacat produksi.

Efisiensi energi CPU

Banyak komputer, terutama yang portabel, dirancang serupa untuk mengurangi konsumsi energi saat idle. Sekali lagi ini tidak benar-benar relevan dengan pertanyaan seperti yang dinyatakan.

Secara teori, tidak, CPU pada dasarnya harus berjalan pada kecepatan yang sama sepanjang hidupnya.

Dalam praktiknya, ya, CPU semakin lambat dari waktu ke waktu karena debu yang menumpuk di heatsink, dan karena pasta termal berkualitas rendah yang sering dikirim dengan komputer prebuilt akan menurun atau menguap. Efek-efek ini menyebabkan CPU menjadi terlalu panas, di mana ia akan mempercepat kecepatannya untuk mencegah kerusakan.

Namun, membersihkan heatsink dan mengoleskan kembali pasta termal akan membuatnya menjadi seperti baru.

Catatan: jika Anda menanyakan hal ini karena komputer lama melambat, ada alasan lain (biasanya sekarat hard drive atau kapasitor muncul) bahwa komputer lama akan melambat seiring waktu.

Jawaban singkat, tidak ada CPU tidak akan lebih lambat dengan usia.

Jawaban yang sedikit lebih panjang:

CPU akan bekerja selama semua koneksi dan transistor berfungsi dengan baik. Sementara di kabel normal mungkin ada gerakan yang dapat membuat koneksi terputus-putus, itu tidak terjadi pada CPU seperti:

• sirkuit terukir di silikon
• semuanya jauh lebih kecil

Jika ada sesuatu yang pecah, apa pun bisa terjadi: dari matematika buruk ke komputer tidak memulai.

Saya berpendapat - bahwa inti dari masalah ini - jauh lebih sedikit hubungannya dengan perangkat keras fisik - seperti halnya dengan bagaimana persepsi kita - dan kinerja relatif dari perangkat lunak yang kita jalankan - berubah seiring waktu.

Dalam dunia 1's and 0's- ada sangat sedikit yang bisa terjadi, terutama pada CPU - yang akan secara drastis (atau bahkan secara statistik) mengubah kinerja mesin secara keseluruhan - selain kegagalan total.

Pertanyaan ini menarik perhatian saya karena saya teringat saat-saat dalam hidup saya di mana saya tidak percaya mesin yang saya gunakan - adalah pertanyaan yang sama yang mungkin hanya beberapa tahun sebelum saya pikir sangat cepat - bahwa saya sekarang disiksa oleh apa yang pada saat itu tampaknya lambat sekali.

Pada catatan yang lebih cerah - seperti pengacara Moore tampaknya berada di reses - pengembang perangkat lunak telah membuat perbaikan besar dalam beberapa tahun terakhir - yang tampaknya fokus pada kinerja fine-tuning vs mengandalkan kekuatan kasar. Tidak berlebihan ketika saya mengatakan bahwa Mac Pro 8-Core Xenon 2,8 GHz saya tampaknya 2X atau 3X lebih cepat daripada saat dibeli pada tahun 2008. Ini adalah perbedaan yang bermakna dan terukur yang hanya bisa disebabkan oleh peningkatan / optimisasi besar-besaran pada perangkat lunak sisi.

Apa yang saya katakan adalah bahwa pikiran manusia / persepsi kita / harapan kita, dikombinasikan dengan aspek lain yang lebih fleksibel dari lingkungan operasi secara eksponensial lebih berdampak daripada variasi dari spesifikasi pabrik - yang mungkin Anda khawatirkan.

Jika saya membeli dua CPU yang identik, dan menggunakan satu jangka panjang (katakanlah satu tahun), apakah kecepatannya akan sama dengan CPU yang tidak digunakan?

Kemungkinan besar, ya . Kecepatan CPU berjalan pada variabel, dan ditetapkan oleh pengguna akhir (meskipun biasanya diatur secara otomatis sesuai spesifikasi pabrikan). Namun, Anda mungkin menemukan bahwa pada akhir tahun pertama, CPU yang tidak digunakan (dengan asumsi mereka benar-benar identik dengan awal) overclocks lebih baik daripada CPU yang digunakan. Efek ini dapat dikaitkan dengan penuaan transistor , yang Anda mengisyaratkan nanti dalam pertanyaan Anda:

Sementara CPU tidak memiliki bagian yang bergerak (selain kipas eksternal), CPU memiliki sirkuit yang dapat rusak oleh panas, dan lonjakan tegangan. Katakanlah bahwa setelah satu tahun penggunaan intensif, sirkuit menurun dan lebih sedikit elektron yang dapat lewat karena jalurnya lebih sempit, dll.

Inilah yang terjadi, dan itulah yang terjadi setelah CPU digunakan.

Mirip dengan kendaraan, ada beberapa keausan pada konduktor ketika elektron melewatinya. Panas juga mempengaruhi penuaan transistor, itulah sebabnya CPU die dirancang untuk kisaran suhu operasi tertentu. Selama operasi, elektron harus menggali melalui beberapa lapisan dalam bahan semikonduktor, menurunkan mereka dari waktu ke waktu. Ini menyebabkan kecepatan switching dari masing-masing transistor meningkat dari waktu ke waktu, membuat mereka "lebih lambat".

Namun, seperti yang saya katakan sebelumnya, kecepatan CPU diatur oleh pengguna akhir. Ini adalah sirkuit digital yang sinkron, dan akan berjalan secepat yang Anda katakan - bahkan jika penundaan propagasi melebihi waktu switching, dan komputer macet. Inilah yang akan terjadi seiring usia CPU. Seiring waktu, berbagai sub-unit dalam CPU akan memakan waktu lebih lama dan lebih lama untuk menyelesaikan komputasinya, yang menyebabkan ketidakstabilan dalam CPU.

Efek ini dapat dikurangi dengan memperlambat kecepatan clock, membuat CPU lebih lambat tetapi mengimbangi penundaan propagasi yang meningkat. Efek ini juga dapat dikurangi dengan meningkatkan tegangan CPU (menyebabkan waktu switching yang berkurang untuk transistor, memungkinkan untuk kecepatan clock yang lebih tinggi), tetapi meningkatkan tegangan CPU hanya akan menyebabkan usia transistor lebih cepat .

Inilah mengapa kami mengatakan prosesor menjadi lebih lambat seiring bertambahnya usia - prosesor menjadi tidak stabil pada kecepatan yang lebih tinggi, mengharuskan Anda untuk menurunkan kecepatan clock seiring waktu. Berita baiknya adalah bahwa efek ini biasanya terlihat pada skala waktu bertahun - tahun .

Saya diingatkan tentang efek yang terlihat di beberapa sirkuit terpadu awal: Ketika kepadatan arus yang relatif tinggi dijalankan melalui kabel emas, sebenarnya akan ada migrasi fisik emas yang mirip dengan meandering sungai dari waktu ke waktu. Di sudut-sudut sudut akan perlahan-lahan bermigrasi keluar (seperti tikungan di sungai) membuat kawat lebih tipis dan lebih lama (dan juga menciptakan risiko bahwa itu akan pendek ke kawat yang berdekatan). Penipisan / pemanjangan kabel ini pasti akan mempengaruhi kecepatan clock maks sirkuit (jika hanya sedikit).

Lagi, saya percaya bahwa desainer tahu bagaimana mengontrol proses pembuatan untuk mencegah efek spesifik ini (atau setidaknya membuatnya menjadi sangat kecil). Tetapi, seperti disebutkan dalam komentar di atas, ada beberapa efek lainnya.

Namun, ada dua faktor yang membuatnya masuk akal untuk mengatakan "tidak, untuk semua tujuan praktis" dalam menjawab pertanyaan awal:

1. Sebagian besar rangkaian komputer secara eksternal "clocked", paling sering dengan semacam osilator yang dikendalikan kristal. Jadi jika sirkuit melambat tidak ada yang memperhatikan sampai kesalahan mulai muncul karena jam menjadi "lebih cepat" dari sirkuit.
2. Ada beberapa efek (misalnya, "kumis" logam yang tumbuh di sirkuit - masalah arus yang serius karena timah dihilangkan dari sirkuit) yang menyebabkan kegagalan sirkuit jauh sebelum perlambatan sirkuit menjadi signifikan atau bahkan dapat diukur.

Ini bukan jawaban lengkap, tetapi presentasi kemungkinan sumber degradasi kecepatan (tidak sebesar pelambatan karena degradasi perpindahan panas yang disebutkan di atas):

Mungkin jalur terpanjang meningkat karena penumpukan muatan dielektrik, yang menyebabkan prosesor turun agar berfungsi. Yaitu, ketika vektor input diberikan ke sirkuit logika, waktu yang terbatas berlalu sementara sistem logika fisik bergetar di tempatnya (yang menetapkan ikatan atas untuk frekuensi clock). Degradasi dielektrik terjadi pada setiap transistor, membuat transistor membutuhkan tegangan yang lebih tinggi untuk waktu naik yang sama, atau setara, waktu naik yang lebih rendah (kecepatan lebih rendah) pada tegangan yang sama. Jika jumlah transistor yang cukup menurun (tidak merata), jalur terpanjang mungkin sangat berubah, yang dapat menurunkan kinerja prosesor yang beroperasi di dekat batas kecepatan logisnya.

CPU identik (untuk sebagian besar) dengan Prosesor Multi-core, yang saya curigai lebih mungkin Anda tanyakan.

Mungkin saja beberapa prosesor multi-inti untuk menonaktifkan inti yang mengembangkan kesalahan, baik kesalahan suhu berlebih yang terputus-putus, atau kegagalan permanen. Lihat fungsi koreksi diri chip riset Intel 80-inti . Core yang buruk secara efektif ditandai tidak dapat digunakan, dan tanggung jawabnya didistribusikan ke core lain, Less core berarti prosesor Anda memiliki lebih sedikit siklus CPU yang tersedia dan karenanya, akan lebih lambat untuk melakukan pekerjaan.

Saya membayangkan ini akan menjadi lebih umum ketika pabrikan mencoba dan mengikuti hukum Moore, dan menjejalkan lebih banyak core ke prosesor yang mati.

Sunting:

tertinggal sehingga Komentar James masuk akal.

Menurut How-Stuff-Works , prosesor Sel PS3 memiliki redundansi yang sama, itu dibuat dengan 8 SPE, menggunakan 7 dari mereka, menjaga 1 dalam cadangan jika terjadi kegagalan. Saya ragu prosesor akan berfungsi jika 2 SPE gagal, tetapi saya tidak dapat menemukan informasi lebih lanjut.

bagaimana CPU beroperasi ketika melihat operasi mendasar CMOS membutuhkan dan memahami bahwa laju perubahan tegangan CMOS menyebabkan pembuangan panas dan kenaikan suhu mengurangi laju perubahan tegangan sehingga meningkatkan laju perubahan tegangan lebih dan waktu propagasi meningkat juga. Jika ada batas waktu yang ditentukan sebelum kondisi balapan maka dapat dikatakan dengan kecepatan clock konstan bahwa MPU dapat menjalankan waktu naik yang lebih lambat dan peningkatan waktu tunda sehingga margin sebelum penguncian karena kondisi lomba dalam chip atau memori eksternal dapat menyebabkan kegagalan. Ini menjelaskan mengapa MPU yang panas akan bekerja setelah periode pendinginan.

Penuaan gerbang CMOS dapat terjadi jika debu lembab menumpuk di tanah yang disolder bus yang terbuka. Ini dapat menambah banyak pF muatan yang dapat mengurangi waktu naik sinyal bus dan meningkatkan pembuangan panas internal yang menyebabkan penurunan lebih lanjut dalam laju perubahan tegangan.

Penyebab lain dari penuaan yang tampak adalah meningkatnya jumlah tugas latar belakang yang diinstal oleh pengguna startup dan menghasilkan panas berlebih selama aktivitas yang disebut menganggur. memangkas startup dapat mengurangi keseluruhan beban CPU dan dengan demikian mengembalikan kenaikan suhu normal karena kelebihan proses yang berjalan. Misalnya XP pada instalasi bersih dari versi ritel mungkin memiliki 25 proses berjalan dan versi OEM dengan banyak layanan yang diinstal secara otomatis pengguna dan proses startup dalam registri, dapat meningkatkan jumlah proses ini seperti yang ditunjukkan pada tab proses TaskManager hingga 50, dan bahkan hingga 100 dari pengalaman pengguna yang tidak berpengalaman. Menonaktifkan proses ini menggunakan program sederhana seperti MSConfig dapat membantu, tetapi WinPatrol bahkan lebih baik dan gratis dan mengembalikan operasi keren sebagai yang baru.

Seperti yang ditunjukkan oleh yang lain, ada mekanisme kegagalan internal yang juga memperlambat laju perubahan gerbang yang disebut kerusakan dielektrik tergantung waktu dari pertumbuhan ElectroMigration pada material semi-konduktor. Ini tergantung pada tingkat stres panas dan tegangan dan juga paparan radiasi gamma di ruang angkasa.

Semua faktor ini berkontribusi mengapa kenaikan suhu dan hilangnya margin waktu terjadi pada laptop karena penuaan, bahkan setelah pemasangan baru gambar OEM. Jadi latir lama 5 yr akan berjalan lebih panas yang berarti mereka harus memiliki laju perubahan tegangan yang lebih lama dan dengan demikian kenaikan suhu di atas ambien dan itu berarti harus menjalankan waktu kenaikan yang lebih lambat. Tetapi clock rate tetap sehingga kinerja jika bekerja akan sama sampai margin turun ke nol tanpa peringatan. Jadi monitor kenaikan suhu Anda dan jangan melebihi 70'C untuk operasi yang andal adalah saran terbaik saya. 60'C lebih disukai maksimum di mana sebagian besar penggemar CPU mulai berjalan dengan kecepatan penuh.

Ada banyak alasan mengapa CPU menjadi semakin panas karena penuaan. Satu alasan membutuhkan dan pemahaman tentang switching komplementer. Sederhananya, itu adalah sakelar tarik ke atas yang menyala saat pull-down mati. Selama sementara ada hubungan pendek sesaat jika ada crossover dari laju perubahan tegangan yang tidak sama atau waktu switching. Teknologi baru CMOS dapat mengkompensasi karakteristik ini yang bergantung pada suhu & tegangan untuk memperkenalkan waktu switching yang lebih cepat tetapi dengan waktu mati yang terkendali untuk menghilangkan kehilangan daya sementara selama crossover. Meskipun ElectroMigration adalah salah satu alasan penundaan tambahan, tidak jelas apakah ini simetris.

Peningkatan suhu CPU adalah fenomena luas dengan penuaan (dengan laptop yang dirasakan oleh pengguna secara bertahap semakin panas selama bertahun-tahun} dan ini membantu menjelaskan alasannya. yaitu penuaan menyebabkan peningkatan laju perubahan tegangan secara bertahap yang mempengaruhi konsumsi daya dinamis dari frekuensi clock yang stabil atau tingkat pengulangan transisi cross-over. Karena kita tahu daya kebocoran kondisi mapan dapat diabaikan, kekuatan pendorong output komplementer yang efektif ini dengan lonjakan arus sesaat yang mendorong suhu CPU naik. Jadi suhu idle CPU adalah indikator kuat penuaan atau perlambatan laju perubahan tegangan jika semuanya konstan .. (beban CPU, V +, suhu sekitar, efisiensi pendinginan, penghapusan debu) CPU Anda masih akan menjalankan instruksi pada kecepatan yang sama tetapi menjalankan lebih panas dan karenanya dengan margin waktu yang lebih sedikit sebelum kondisi lomba terjadi.

Fenomena yang sama ada di CPU desktop tetapi pengguna mungkin tidak menyadari peningkatan kecepatan kipas secara bertahap selama bertahun-tahun yang mengimbangi peningkatan pembuangan panas dari penuaan bertahap. Tidak ada studi empiris untuk pengetahuan saya, tetapi pengamatan pribadi saya tentang CPU selama 20 tahun terakhir bahwa ini terjadi dalam banyak kasus, tetapi tidak semua.

Beberapa tambahan tentang beberapa jawaban lainnya.

1. kristal dapat / perlahan-lahan melayang dari waktu ke waktu, tetapi mereka jauh lebih dipengaruhi oleh suhu daripada waktu. Sebagai contoh, tepat ketika Anda menghidupkan mesin, itu mungkin menjalankan kecepatan yang sedikit berbeda daripada ketika itu sudah berjalan berjam-jam. Perbedaan ini, bagaimanapun, banyak terlalu kecil untuk menjadi jelas.

2. Sangat mungkin untuk mengalami kegagalan intermiten dalam koneksi pada sebuah chip. Ketika membuat chip, mereka (jelas) melakukan yang terbaik untuk mencegah hal ini, tetapi itu masih mungkin dan masih terjadi. Karena chip sudah mulai berjalan lebih panas, ini menjadi lebih umum. Ketika / jika ini terjadi, bagaimanapun, itu jauh lebih mungkin menyebabkan mesin mati sepenuhnya daripada berjalan normal, tetapi lebih lambat dari itu. Itu bukan untuk mengatakan bahwa pelambatan tidak mungkin, hanya sangat tidak mungkin.

3. Sementara koreksi diri dapat mendeteksi kesalahan dan mematikan bagian-bagian dari CPU, CPU di (setidaknya sebagian besar) PC saat ini tidak termasuk kemampuan seperti itu. Untuk ini, Anda sedang melihat mainframe high-end, atau PC masa depan (meskipun, harus diakui, tidak jauh lagi dari masa depan).

Meskipun ini sangat sedikit hubungannya dengan kehidupan sehari-hari, ada kekhawatiran tentang penuaan komponen elektronik. Singkatnya, dan ini berlaku untuk setiap komponen atau sistem elektronik:

• Jika CPU Anda telah bekerja beberapa jam (yang pendiri mereka lakukan sebagai bagian dari pengujian pabrik, proses yang dikenal sebagai burn-in) tanpa kesalahan, itu akan berlangsung sama selama bertahun-tahun. Probabilitas bahwa itu akan gagal selama waktu ini mendekati 0
• Setelah beberapa tahun, probabilitas kegagalan mulai meningkat, saatnya untuk mengubah CPU Anda. Dalam produk konsumen, ini biasanya terjadi setelah komponen sudah lama usang sehingga Anda tidak benar-benar khawatir tentang itu
• Jika Anda menyukai matematika, lihat http://en.wikipedia.org/wiki/Failure_rate

Jadi: ya, jika CPU Anda sudah sangat tua, Anda dapat menebak bahwa beberapa komponen CPU (beberapa cache cache tidak merespons dan selalu membuat kesalahan halaman; atau inti CPU yang hilang) dapat memperlambatnya. Tetapi Anda kemungkinan besar akan lebih berhasil mencari di tempat lain.

Juga, perlu diingat bahwa komputer memiliki banyak komponen besar atau kecil yang umurnya jauh lebih cepat daripada CPU. Termasuk:

• hard disk dengan bagian mekanis yang luntur
• konektor yang menimbulkan korosi
• heatsink yang bergerak dan menjadi berdebu
• kondensor kimia
• lasan yang menimbulkan korosi atau bergerak melalui getaran

Jika Anda tidak membersihkan heatsink dan kipas yang Anda cpu akan menjadi lebih panas dan kinerja sistem akan lebih lambat. Karena partikel debu membutuhkan waktu untuk menetap di area tersebut, kami merasa kecepatan dan kinerja cpu waktu berkurang.

Ya itu - itu tergantung pada penggunaan pengguna, harddisk adalah yang sudah tua segera karena terinfeksi dengan sektor buruk seiring bertambahnya usia.

Kemudian, ketika program yang lebih tinggi berjalan pada konfigurasi lama itu menyedot visual maksimum, sehingga semakin lambat, dan seiring berlalunya waktu, teknologi Anda meningkat di mana sistem Anda tidak dapat memenuhi persyaratan perangkat lunak ... jadi dikatakan bahwa Anda / kami sistem menjadi lebih lambat ketika usia.

Panas adalah faktor terpenting dalam kecepatan CPU. Ini mengatakan, tergantung pada apa CPU di mesin Anda mungkin secara dinamis mengurangi kecepatan untuk tetap dalam kisaran suhu "aman". Kebanyakan CPU dapat melakukan ini. Anda mungkin tidak tahu itu sedang terjadi. Namun suhu bukanlah sesuatu yang akan naik seiring bertambahnya usia, jika Anda membersihkan heatsink secara teratur, dan pasta termal tidak diterapkan dengan tidak benar.

Ini bisa diperdebatkan. Tergantung. Secara umum sesuai teori, Simple NO. Tetapi tergantung pada jam penggunaan Anda, memuat pada catu daya CPU dan status daya eksternal, jika bekerja tanpa UPS, motherboard akan rusak dan sehingga beban pada CPU mungkin naik. Tetapi bekerja di bawah kondisi ideal itu akan sama dengan yang baru. Karena CPU mengandung milyaran transistor di dalam dan dari waktu ke waktu, jika kinerjanya merosot dengan cara apa pun, itu akan menurunkan kinerja CPU. Jadi secara umum kadang-kadang kita menghadapi perlambatan sistem bahkan setelah instalasi baru.

Tetapi secara umum tidak.