CPU 老化后其性能会受到影响吗?

CPU 老化后其性能会受到影响吗?

这是一个关于 CPU 如何运行的假设性问题。如果我购买两个相同的 CPU,并长期使用其中一个(比如说一年),它的速度会与未使用的 CPU 相同吗?使用的 CPU 上的时钟周期数、请求延迟等会比未使用的 CPU 少吗?

一个支持论点可能是机械设备会随着时间的推移而退化,虽然 CPU 没有移动部件(外部风扇除外),但它确实有可能会因热量和电压峰值而损坏的电路。假设经过一年的密集使用后,电路会退化,并且由于路径变窄,可以通过的电子会减少,等等。

这是 CPU 运行的本质吗,还是它只是在工作或发生故障,而其间速度没有下降?

答案1

CPU 老化后其性能会受到影响吗?
一年由于使用频繁,电路会退化,并且由于路径变窄,可以通过的电子会减少,等等。

不,

晶体振荡器

CPU 的速度取决于晶体振荡器- 据我所知,这是大多数 CPU 的外部部件

晶体振荡器 带有 xtal 的主板

图片来自TechRepublic 文章

随着时间的推移,晶体的频率会缓慢地发生变化,这被称为老化。

然而,我怀疑这不是一个重要因素。

DT-26 晶体的使用寿命内,第一年的漂移通常为 4 ppm,而每年的漂移通常为 2 ppm。

(从德州仪器关于 RTC IC,但我相信这个速率对于一般的定时晶体来说是相似的)

CPU 半导体变化

突破发布了指向IEEE 文章描述了半导体随着时间的推移所受到的无数影响。

因此,CPU 的最大时钟速度可能会随着时间的推移而降低。但是在大多数情况下,这不会导致 CPU 的理论最大可能速度在一年内降至晶体振荡器设定的实际运行速度以下。因此,存放一年的 CPU 将以与连续使用一年的原始相同 CPU 相同的速度运行。

CPU 热调节

如果温度超过预设阈值,许多 CPU 都会降低速度。可能导致一年前 CPU 过热的主要因素与 CPU 本身的半导体退化无关。因此这些因素与所提出的问题无关。

一对相同的 CPU 在一年内的性能差异不太可能足以引发热问题,导致其中一个 CPU 自身以较低的速度运行。至少,据我所知,没有证据表明这种情况在一年内发生在一台不被视为因制造缺陷而导致保修故障的设备上。

CPU 能源效率

许多计算机,尤其是便携式计算机,都设计成在空闲时减少能耗。同样,这与所述问题无关。

答案2

理论上来说不是,CPU 的整个生命周期内都应该以基本相同的速度运行。


实际上,确实如此。由于散热器上积聚了灰尘,而且预装电脑随附的低质量导热膏会降解或蒸发,因此 CPU 会随着时间的推移而变慢。这些影响会导致 CPU 过热,此时 CPU 会降低速度以防止损坏。

不过,清洁散热器并重新涂抹导热膏应该可以让它像新的一样好。


注意:如果你因为旧电脑速度变慢而问这个问题,其他原因 (通常是硬盘损坏或电容器爆裂)旧电脑的使用时间越长,其速度就会越慢。

答案3

简短的回答是,CPU 不会随着时间的流逝而变慢。

稍微长一点的答案:

只要所有连接和晶体管正常工作,CPU 就能工作。虽然在正常的线路中可能会有移动导致连接断断续续,但 CPU 不会出现这种情况,因为:

  • 电路被蚀刻到硅片上
  • 东西小得多

如果真的出现故障,任何事情都可能发生:从数学不好到计算机无法启动。

答案4

如果我购买两个相同的 CPU,并长期使用其中一个(比如说一年),它的速度会与未使用的 CPU 相同吗?

最有可能的,是的。CPU 的运行速度是可变的,由最终用户设置(尽管通常根据制造商的规格自动设置)。但是,您可能会发现,在第一年年底,未使用的 CPU(假设它们真的完全相同的首先)超频更好的比使用的 CPU 更快。这种影响可以归因于晶体管老化,您稍后在问题中暗示了这一点:

虽然 CPU 没有移动部件(外部风扇除外),但它确实有可能会因过热和电压尖峰而损坏的电路。假设经过一年的密集使用,电路会退化,并且由于路径变窄,可以通过的电子会减少,等等。

确实如此,这也是CPU使用之后所发生的情况。

与汽车类似,电子穿过导体时,导体也会产生磨损。热量也会影响晶体管的老化,这就是 CPU 芯片设计为特定工作温度范围的原因。在工作过程中,电子必须穿过半导体材料中的某些层,随着时间的推移,材料会退化。这会导致各个晶体管的开关速度随着时间的推移而增加,从而使它们“变慢”。

但是,正如我之前所说,CPU 速度是由最终用户设置的。它是一个同步数字电路,会按照您指定的速度运行 - 即使传播延迟超过了切换时间,计算机也会崩溃。这就是 CPU 老化时会发生的情况。随着时间的推移,CPU 中的各个子单元将需要越来越长的时间来完成计算,从而导致 CPU 不稳定。

可以通过降低时钟速度来减轻这种影响,降低 CPU 速度,但可以补偿增加的传播延迟。也可以通过增加 CPU 电压来减轻这种影响(从而缩短晶体管的开关时间,从而提高时钟速度),但提高 CPU 电压只会导致晶体管老化快点


这就是我们说处理器会随着时间推移而变慢的原因——处理器在高速下变得不稳定,需要你随着时间的推移降低时钟速度。好消息是,这种影响通常在一段时间内就会显现出来

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