Esta é uma pergunta hipotética sobre como uma CPU opera. Se eu comprar duas CPUs idênticas e usar uma de longo prazo (por exemplo, um ano), será idêntica em velocidade à CPU não utilizada? O número de ciclos de clock, latência de solicitações etc. na CPU usada será menor que o da CPU não utilizada?
Um argumento de apoio pode ser que os dispositivos mecânicos se degradam com o tempo. Embora uma CPU não possua partes móveis (exceto a ventoinha externa), ela possui circuitos que podem ser danificados pelo calor e picos de tensão. Digamos que, após um ano de uso intensivo, os circuitos se degradem e menos elétrons possam passar, já que o caminho é mais estreito etc.
É essa a natureza de como uma CPU opera, ou está simplesmente funcionando ou interrompida, sem degradação da velocidade no meio?
Respostas:
Não,
Oscilador de cristal
a velocidade de uma CPU é determinada por um oscilador de cristal - até onde eu sei, essa é uma parte externa para a maioria das CPUs
Foto do artigo TechRepublic
No entanto, suspeito que isso não seja um fator significativo.
(da TI referente a um IC RTC, mas acredito que essa taxa seja semelhante para os cristais de temporização em geral)
Alterações na CPU Semiconductor
A descoberta publicou um link para um artigo do IEEE que descreve as inúmeras maneiras pelas quais os semicondutores são afetados ao longo do tempo.
Portanto, é possível que a velocidade máxima do clock da CPU seja capaz de diminuir com o tempo. No entanto, na maioria dos casos, isso não fará com que a velocidade máxima teórica possível da CPU caia, dentro de um ano, abaixo da velocidade de operação real definida pelo oscilador de cristal. Portanto, uma CPU que foi armazenada por um ano será executada na mesma velocidade que uma CPU originalmente idêntica que foi usada continuamente por um ano.
Regulação térmica da CPU
Muitas CPUs reduzem sua velocidade se a temperatura exceder um limite predefinido. Os principais fatores que podem causar o superaquecimento de uma CPU de um ano não estão relacionados à degradação de semicondutores na própria CPU. Portanto, esses fatores não têm influência na questão formulada.
É improvável que um determinado par de CPUs idênticas tenha uma capacidade divergente dentro de um ano o suficiente para desencadear problemas térmicos que exigem que um deles funcione 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 na garantia devido a defeito de fabricação.
CPU Eficiência energética
Muitos computadores, especialmente os portáteis, são projetados de maneira semelhante para reduzir o consumo de energia quando ociosos. Novamente, isso não é realmente relevante para a questão, conforme indicado.
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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 ao longo do tempo devido ao acúmulo de poeira no dissipador de calor e porque a pasta térmica de menor qualidade com a qual os computadores pré-fabricados são frequentemente enviados é degradada ou evaporada. Esses efeitos fazem com que a CPU superaqueça e, nesse ponto, irá acelerar sua velocidade para evitar danos.
Limpar o dissipador de calor e reaplicar a pasta térmica deve torná-lo tão bom quanto novo.
Nota: se você estiver perguntando isso por ter um computador antigo desacelerando, há outros motivos (geralmente discos rígidos em falta ou capacitores estourados) que os computadores antigos desacelerarão com o tempo.
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Resposta curta, nenhuma CPU ficará mais lenta com a idade.
Resposta um pouco mais longa:
Uma CPU funcionará enquanto todas as conexões e transistores estiverem funcionando corretamente. Enquanto em um fio normal, pode haver um movimento que pode tornar a conexão intermitente, não é o caso na CPU, pois:
Se algo quebrar, tudo pode acontecer: de matemática ruim ao computador não inicializando.
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Eu argumentaria - que o cerne essencial desse assunto - tem muito menos a ver com hardware físico - como com a forma como nossas percepções - e o desempenho relativo do software que executamos - mudam com o tempo.
Em um mundo de
1's and 0's- há muito pouco que pode acontecer, especialmente na CPU - que alteraria drasticamente (ou mesmo estatisticamente) o desempenho geral da máquina - além de uma falha total.Essa pergunta me chamou a atenção porque lembrei de momentos da minha vida em que não podia acreditar que a máquina que estava usando - era a mesma que talvez apenas alguns anos antes eu pensasse ser tão rápida - que agora estava sendo torturada por o que naquele momento parecia interminavelmente lento.
Em uma nota mais brilhante - como os advogados de Moore parecem estar em recesso - os desenvolvedores de software fizeram grandes melhorias nos últimos anos - que parecem focar no desempenho do ajuste fino versus confiar no poder bruto. Não é exagero quando digo que meu Mac Pro de 8 núcleos Xenon de 2,8 GHz e 8X parece 2X ou 3X mais rápido agora do que quando foi comprado em 2008. Essas são diferenças significativas e mensuráveis que só podem ocorrer devido a melhorias / otimizações maciças no software lado.
O que estou dizendo é que a mente humana / nossas percepções / 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 estar preocupado.
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Provavelmente sim . A velocidade em que uma CPU é executada é variável e é definida pelo usuário final (embora geralmente seja definida automaticamente de acordo com as especificações do fabricante). No entanto, você pode descobrir que, no final do primeiro ano, a CPU não utilizada (assumindo que eram realmente idênticas no início) faz overclock melhor que a CPU usada. Esse efeito pode ser atribuído ao envelhecimento do transistor , que você indicou mais adiante na sua pergunta:
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 à medida que os elétrons passam por eles. O calor também afeta o envelhecimento do transistor, e é por isso que a matriz da CPU é projetada para uma faixa específica de temperaturas operacionais. Durante a operação, os elétrons precisam atravessar algumas camadas nos materiais semicondutores, degradando-os com o tempo. Isso faz com que a velocidade de comutação dos transistores individuais aumente ao longo do 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 pede - mesmo que o atraso na propagação exceda o tempo de comutação e o computador travar. Isso é o que acontecerá à medida que a CPU envelhece. Com o tempo, as várias subunidades da CPU levarão mais e mais tempo para finalizar seus cálculos, levando à instabilidade da CPU.
Esse efeito pode ser mitigado diminuindo a velocidade do relógio, tornando a CPU mais lenta, mas compensando os maiores atrasos na propagação. Esse efeito também pode ser mitigado pelo aumento da tensão da CPU (causando um tempo de comutação reduzido para os transistores, permitindo uma velocidade de clock mais alta), mas aumentar a tensão da CPU fará com que os transistores envelhecam mais rapidamente .
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 relógio ao longo do tempo. A boa notícia é que esse efeito geralmente é perceptível em uma escala de tempo de anos .
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Lembro-me de um efeito observado em alguns primeiros circuitos integrados: quando densidades de corrente relativamente altas passavam através da fiação de ouro, haveria realmente uma migração física do ouro semelhante ao serpentear de um rio ao longo do tempo. Nas esquinas, a esquina migra lentamente para fora (exatamente como uma curva de boi em um rio), tornando o fio mais fino e mais longo (e também criando o risco de curto-circuito para um fio adjacente). Esse afinamento / alongamento dos fios certamente afetaria a velocidade máxima do clock do circuito (mesmo que ligeiramente).
Além disso, acredito que os designers sabem como controlar os processos de fabricação para evitar esse efeito específico (ou pelo menos torná-lo incomensuravelmente 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:
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Esta não é uma resposta completa, mas uma apresentação de uma possível fonte de degradação da velocidade (não tão importante quanto a aceleração devido à degradação da transferência de calor mencionada acima):
Talvez o caminho mais longo tenha aumentado devido ao acúmulo de carga dielétrica, fazendo com que o processador diminua de tamanho para funcionar. Ou seja, quando um vetor de entradas é dado a um circuito lógico, um tempo finito passa enquanto o sistema lógico físico entra em ação (o que define uma ligação superior para a freqüência do relógio). A degradação dielétrica ocorre em todos os transistores, fazendo com que um transistor exija maior voltagem pelo mesmo tempo de subida ou, equivalentemente, menor tempo de subida (menos velocidade) na mesma voltagem. Se uma quantidade suficiente de transistores se degradar (desigualmente), o caminho mais longo poderá mudar, o que pode prejudicar o desempenho em um processador que opera próximo ao seu limite lógico de velocidade.
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CPU é sinônimo (para a maioria) de Processador multinúcleo, o qual suspeito que você provavelmente esteja perguntando.
É possível para alguns processadores com vários núcleos desativar os núcleos que desenvolvem falhas, falhas intermitentes de temperatura excessiva ou falhas permanentes. Veja a funcionalidade de autocorreção do chip de pesquisa Intel de 80 núcleos . Um núcleo ruim é efetivamente marcado como inutilizável e suas responsabilidades são distribuídas para outros núcleos. Menos núcleos significa que seu processador possui menos ciclos totais de CPU disponíveis e, portanto, será mais lento para executar o trabalho.
Eu imagino que isso se tornará mais comum à medida que os fabricantes tentarem acompanhar a lei de Moore e colocar cada vez mais núcleos nas matrizes dos processadores.
Editar:
esquerda para que o comentário de James faça sentido.
De acordo com o How-Stuff-Works , o processador Cell do PS3 tem redundância semelhante, é feito com 8 SPEs, usa 7 deles, mantendo 1 em reserva em caso de falha. Duvido que o processador funcione se 2 SPEs falharem, mas não consigo encontrar mais informações.fonte
como uma CPU opera ao observar as operações fundamentais do CMOS exige e entende que as taxas de giro do CMOS causam dissipação de calor e o aumento da temperatura reduz as taxas de giro, aumentando assim a taxa de giro ainda mais e o tempo de propagação também. Se houver uma margem definida no tempo antes de uma condição de corrida, pode-se dizer, com velocidade constante do relógio, que o MPU pode executar tempos de subida mais lentos e maiores atrasos no relógio, de modo que a margem antes do bloqueio devido a uma condição de corrida no chip ou na memória externa possa causar falha. Isso explica por que os MPUs aquecidos funcionarão após um período de resfriamento.
O envelhecimento aparente dos portões do CMOS pode ocorrer se acumular poeira úmida nas terras soldadas do barramento exposto. Isso pode adicionar muitos pF de carga, o que pode reduzir o tempo de subida dos sinais do barramento e aumentar a dissipação de calor interna, causando maior redução nas taxas de giro.
Outra causa do envelhecimento aparente é o aumento do número de tarefas em segundo plano instaladas pelas inicializações do usuário e resultando em excesso de calor durante a chamada atividade inativa. 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 comercial pode ter 25 processos em execução e uma versão OEM com muitos serviços de instalação automática do 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 da minha experiência com usuários inexperientes. Desabilitar esses processos usando programas simples como o MSConfig pode ajudar, mas o WinPatrol é ainda melhor e gratuito e restaura a operação legal como nova.
Conforme apontado por outros, existem mecanismos de falha internos que também diminuem as taxas de giro dos portões denominadas quebra dielétrica dependente do tempo do crescimento da ElectroMigration no material semicondutor. Isso depende dos níveis de estresse de calor e tensão 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 desde o envelhecimento, mesmo após uma nova instalação da imagem OEM. Portanto, latops com 5 anos de idade ficarão mais quentes, o que significa que eles devem ter taxas de giro mais longas e, portanto, elevação da temperatura elevada acima da ambiente e isso significa que ele deve estar executando tempos de subida mais lentos. Mas a taxa de clock é fixa, portanto o desempenho, se estiver funcionando, será o mesmo até que a margem caia para zero sem aviso prévio. Portanto, monitore seu aumento de temperatura e não exceda 70 ° C para uma operação confiável, é o meu melhor conselho. 60'C é o preferido no máximo, onde a maioria dos ventiladores da CPU começa a funcionar a toda velocidade.
Há muitas razões pelas quais as CPUs ficam mais quentes com o envelhecimento. Uma razão requer e entendimento da troca complementar. Simplificando, é um interruptor pull up síncrono que liga enquanto o pull-down é desligado. Durante esse período, há um curto-circuito momentâneo se houver um cruzamento de taxas de giro desiguais ou tempos de comutação. A nova tecnologia do CMOS pode compensar essa característica que depende da temperatura e da tensão para introduzir tempos de comutação mais rápidos, mas com um tempo morto controlado para eliminar a perda de energia transitória durante o cruzamento. Embora a ElectroMigration seja um dos motivos de atrasos adicionais, não é óbvio se isso é simétrico.
Mesmo assim, o aumento da temperatura da CPU é um fenômeno generalizado com o envelhecimento (com laptops percebidos pelos usuários diminuindo gradualmente ao longo dos anos) e isso ajuda a explicar os motivos. isto é, o envelhecimento causa um aumento gradual da taxa de giro, o que afeta o consumo dinâmico de energia de uma freqüência de relógio constante ou uma taxa de repetição de transições cruzadas. Como sabemos que a potência de vazamento no estado estacionário é desprezível, é essa força motriz eficaz de saídas complementares com aumento momentâneo de corrente que aumenta a temperatura da CPU. Portanto, a temperatura ociosa da CPU é um forte indicador de envelhecimento ou desaceleração das taxas de giro, se tudo o mais for constante .. (carga da CPU, V +, temperatura ambiente, eficiência de resfriamento, eliminação de poeira) mais quente e, portanto, com menos margem de tempo antes que uma condição de corrida ocorra.
O mesmo fenômeno existe nas CPUs de desktop, mas os usuários podem não estar cientes do aumento gradual na velocidade do ventilador ao longo dos anos que compensa o aumento da dissipação de calor decorrente do envelhecimento gradual. Não existe um estudo empírico para o meu conhecimento, mas são minhas observações pessoais das CPUs nos últimos 20 anos que isso acontece em muitos casos, mas não em todos.
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Alguns trechos extras sobre algumas das outras respostas.
os cristais podem flutuar lentamente ao longo do tempo, mas são muito mais afetados pela temperatura do que pelo tempo. Por exemplo, quando você liga a máquina, provavelmente está executando uma velocidade um pouco diferente da que está em funcionamento há horas. Essas diferenças são, no entanto, muito pequenas para serem perceptíveis.
É inteiramente possível ter uma falha intermitente nas conexões de um chip. Ao fabricar um chip, eles (obviamente) fazem o possível para evitar isso, mas ainda é possível e ainda acontece. Como os chips começaram a ficar mais quentes, isso se tornou mais comum. Quando / se isso acontecer, no entanto, é muito mais provável que a máquina seja desligada completamente do que normalmente, mas mais lenta do que antes. Isso não quer dizer que uma desaceleração seja impossível, apenas muito improvável.
Embora a autocorreção possa detectar erros e desligar partes de uma CPU, as CPUs nos (pelo menos na maioria) PCs atuais não incluem esses recursos. Para isso, você está olhando para um mainframe de última geração ou um PC do futuro (embora, reconhecidamente, não esteja mais tão distante do futuro).
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Embora isso tenha muito pouco a ver com a vida cotidiana, existe uma preocupação com o envelhecimento dos componentes eletrônicos. Em poucas palavras, e isso é verdade para qualquer componente ou sistema eletrônico:
Portanto: sim, se sua CPU é muito antiga, você pode adivinhar que algum componente da CPU (alguns cache não respondem e sempre causam falhas na página; ou um núcleo de CPU perdido) pode abrandá-lo. Mas você provavelmente terá mais sucesso procurando em outros lugares.
Além disso, lembre-se de que um computador possui muitos componentes grandes ou pequenos que envelhecem muito mais rápido que a CPU. Incluindo :
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Se você não estiver limpando o dissipador de calor e os ventiladores, o processador ficará mais quente e o desempenho do sistema será mais lento. Como as partículas de poeira levam algum tempo para se instalar nessas áreas, sentimos que, com o tempo, a velocidade e o desempenho da CPU estão sendo reduzidos.
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Sim - depende do uso do usuário, o disco rígido é aquele que envelhece assim que é infectado com setores defeituosos à medida que envelhece.
Então, quando os programas de ponta executam a configuração antiga, obtém o máximo de visual, e fica mais lento. À medida que as idades passam, sua tecnologia aumenta onde seu sistema não atende aos requisitos de software ... o sistema fica mais lento quando envelhece.
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O calor é o fator mais importante na velocidade da CPU. Dito isso, dependendo da CPU da sua máquina, ela pode reduzir dinamicamente a velocidade para permanecer dentro de uma faixa de temperatura "segura". A maioria das CPUs pode fazer isso. Você pode não saber que está acontecendo. A temperatura, no entanto, não é algo que deva aumentar com a idade, se você limpar regularmente o dissipador de calor e a pasta térmica não for aplicada incorretamente.
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Isso é discutível. Depende. Geralmente de acordo com a teoria, Simple NO. Mas, dependendo das horas de uso, carregue a fonte de alimentação da CPU e o status da energia externa; se estiver trabalhando sem no-break, a placa-mãe se degradará e, portanto, a carga na CPU poderá aumentar. Mas trabalhar em condições ideais será o mesmo que novo. Como as CPUs contêm bilhões de transistores no interior e assim ao longo do tempo, se seu desempenho diminuir de alguma forma, isso prejudicará o desempenho da CPU. Portanto, em geral, às vezes, enfrentamos lentidão no sistema, mesmo após novas instalações.
Mas, em geral, não.
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