Les performances d'un processeur sont-elles affectées par son vieillissement?
C'est une question hypothétique sur le fonctionnement d'un processeur. Si j'achète deux processeurs identiques et utilise un seul à long terme (disons un an), sa vitesse sera-t-elle identique à celle du processeur non utilisé? Le nombre de cycles d'horloge, de latence des requêtes, etc. sur le processeur utilisé sera-t-il inférieur à celui du processeur non utilisé?
Un argument à l'appui peut être que les dispositifs mécaniques se dégradent avec le temps. Bien qu'un processeur ne comporte aucune pièce mobile (à l'exception du ventilateur externe), ses circuits peuvent être endommagés par la chaleur et les pics de tension. Disons qu'après une année d'utilisation intensive, les circuits se dégradent et que moins d'électrons peuvent passer car la voie est plus étroite, etc.
Est-ce la nature du fonctionnement d'un processeur, ou est-ce simplement en panne ou en panne, sans dégradation de la vitesse entre les deux?
Les performances d'un processeur sont-elles affectées par son vieillissement?
après une année d'utilisation intensive, les circuits se dégradent et moins d'électrons peuvent passer car la voie est plus étroite, etc.
Non,
Oscillateur à cristal
la vitesse d'un processeur est déterminée par un oscillateur à cristal - pour autant que je sache, il s'agit d'un élément externe pour la plupart des processeurs
Photo de Article TechRepublic
Les cristaux subissent un lent changement graduel de fréquence avec le temps, appelé vieillissement.
Cependant, je soupçonne que ce n'est pas un facteur important.
La dérive avec l'âge est généralement de 4 ppm pour la première année et de 2 ppm par an pour la durée de vie du cristal DT-26.
(de TI concernant un RTC IC mais je crois que ce taux est similaire pour les cristaux de chronométrage en général)
Modifications du CPU Semiconductor
Breakthrough a publié un lien vers un article IEEE qui décrit la multitude de façons dont les semi-conducteurs sont affectés au fil du temps.
Il est donc possible que la vitesse d'horloge maximale du processeur diminue avec le temps. Toutefois, dans la plupart des cas, la vitesse maximale théorique du processeur ne tombera pas en l'espace d'un an au-dessous de la vitesse de fonctionnement réelle définie par l'oscillateur à cristal. Par conséquent, un processeur qui a été stocké pendant un an fonctionnera à la même vitesse qu'un processeur d'origine identique utilisé de manière continue pendant un an.
Régulation thermique du processeur
De nombreux processeurs réduisent leur vitesse si leur température dépasse un seuil prédéfini. Les principaux facteurs susceptibles de provoquer la surchauffe d'un processeur âgé d'un an ne sont pas liés à la dégradation des semi-conducteurs au sein du processeur lui-même. Par conséquent, ces facteurs n’ont aucune incidence sur la question telle que formulée.
Il est peu probable qu'une paire de processeurs identiques présente une capacité suffisamment différente au cours d'une année afin de provoquer des problèmes thermiques nécessitant que l'un d'entre eux s'exécute à une vitesse réduite. Au moins, je ne connais aucune preuve que cela se soit produit dans un délai d'un an sur un appareil qui n'est pas considéré comme un échec de la garantie en raison d'un défaut de fabrication.
Efficacité énergétique du processeur
De nombreux ordinateurs, en particulier les ordinateurs portables, sont également conçus pour réduire la consommation d'énergie en mode veille. Encore une fois, cela n’est pas vraiment pertinent pour la question énoncée.
En théorie, non, un processeur devrait fonctionner à la même vitesse pratiquement toute sa vie.
En pratique, effectivement, les processeurs ralentissent avec le temps en raison de l’accumulation de poussière sur le dissipateur thermique et de la dégradation ou de l’évaporation de la pâte thermique de qualité inférieure avec laquelle les ordinateurs pré-construits sont expédiés. Ces effets provoquent une surchauffe du processeur, auquel cas il ralentit sa vitesse pour éviter les dommages.
Nettoyer le dissipateur thermique et appliquer de nouveau la pâte thermique devrait le rendre comme neuf.
Remarque: si vous demandez ceci en raison du ralentissement d’un ancien ordinateur, il existe d’autres raisons (généralement des disques durs en train de mourir ou des condensateurs éclatés) que les anciens ordinateurs ralentissent avec le temps.
Réponse courte, non, un processeur ne ralentira pas avec l’âge.
Réponse légèrement plus longue:
Un processeur fonctionnera aussi longtemps que toutes les connexions et tous les transistors fonctionneront correctement. Alors que dans un fil normal, il peut y avoir un mouvement pouvant rendre la connexion intermittente, ce n'est pas le cas sur la CPU car
- les circuits sont gravés dans le silicium
- les choses sont beaucoup plus petites
Si quelque chose se brise, tout peut arriver: des mauvaises mathématiques aux ordinateurs qui ne démarrent pas.
Je dirais que le cœur du problème réside beaucoup moins dans le matériel physique que dans la manière dont nos perceptions et les performances relatives des logiciels que nous utilisons évoluent dans le temps.
Dans un monde de 1's and 0's - il y a très peuqui peut arriver, en particulierau processeur) - cela modifierait radicalement (ou même statistiquement) les performances globales de la machine, mis à part une panne totale.
Cette question a attiré mon attention parce que je me souvenais de fois dans ma vie où je ne pouvais pas croirela machine que j'utilisais - était la même que peut-être quelques années auparavantje pensais que c'était si vite - que j'étais maintenant torturé par ce qui semblait alors être interminablement lent.
Sur une note plus claire - les avocats de Moore ont semblé être en pause - les développeurs de logiciels ont apporté des améliorations majeures au cours des dernières années - qui semblent se concentrer sur le réglage des performances plutôt que sur la puissance brute. Il n’est pas exagéré de dire que mon Mac Pro Xenon 2,8 GHz à 8 cœurs semble 2X ou 3X maintenant plus rapide que lorsqu’il a été acheté en 2008. Ce sont des différences significatives et mesurables qui ne peuvent être dues qu'à des améliorations/optimisations côté logiciel.
Ce que je dis, c'est que l'esprit humain/nos perceptions/nos attentes, combinés à d'autres aspects plus flexibles de l'environnement d'exploitation, ont une incidence exponentielle plus forte que toute variation par rapport à une spécification d'usine - ce qui peut vous inquiéter.
Si j'achète deux processeurs identiques et utilise un seul à long terme (disons un an), sa vitesse sera-t-elle identique à celle du processeur non utilisé?
Très probablement, oui. La vitesse d'exécution de la CPU est variable et définie par l'utilisateur final (bien que généralement définie automatiquement selon les spécifications du fabricant). Toutefois, à la fin de la première année, le processeur non utilisé (en supposant qu’il s’agissait bien de identiquepour commencer)) overclocke meilleur que le processeur utilisé. Cet effet peut être attribué au vieillissement du transistor , auquel vous avez fait allusion plus tard dans votre question:
Bien que le processeur ne comporte aucune pièce mobile (autre que le ventilateur externe), ses circuits peuvent être endommagés par la chaleur et les pics de tension. Disons qu'après une année d'utilisation intensive, les circuits se dégradent et que moins d'électrons peuvent passer car la voie est plus étroite, etc.
C'est exactement le cas et c'est précisément ce qui se produit après l'utilisation d'un processeur.
Semblable à un véhicule, les conducteurs sont usés par le passage d'électrons. La chaleur affecte également le vieillissement du transistor, raison pour laquelle la puce du processeur est conçue pour une plage de températures de fonctionnement particulière. Pendant le fonctionnement, les électrons doivent traverser certaines couches des matériaux semi-conducteurs, les dégradant avec le temps. Cela entraîne une augmentation de la vitesse de commutation des transistors individuels avec le temps, ce qui les rend "plus lents".
Cependant, comme je l’ai dit précédemment, la vitesse du processeur est définie par l’utilisateur final. Il s’agit d’un circuit numérique synchrone qui fonctionnera aussi vite que vous le voudrez, même si le délai de propagation dépasse le temps de commutation et que l’ordinateur se bloque. C’est ce qui arrivera à l’âge d'un processeur. Avec le temps, les divers sous-unités de la CPU prendront de plus en plus de temps pour terminer leurs calculs, ce qui créera une instabilité dans la CPU.
Cet effet peut être atténué en ralentissant la vitesse d'horloge, ce qui ralentit le processeur, mais compense l'augmentation des délais de propagation. Cet effet peut également être atténué en augmentant la tension du processeur (entraînant une réduction du temps de commutation des transistors, ce qui permet une vitesse d'horloge supérieure), mais une augmentation de la tension du processeur ne fera que faire vieillir les transistors plus rapide.
C'est pourquoi nous disons qu'un processeur ralentit avec le temps - le processeur devient instable à des vitesses plus élevées, ce qui vous oblige à réduire la vitesse d'horloge au fil du temps. La bonne nouvelle est que cet effet est généralement perceptible sur une échelle de temps de années.
Cela me rappelle un effet observé dans certains circuits intégrés anciens: lorsque des densités de courant relativement élevées traversaient le câblage en or, il se produirait en réalité une migration physique de l’or semblable à celle des méandres d’une rivière. Aux coins, le coin migrerait lentement vers l'extérieur (comme une courbe en arc de cercle dans une rivière), ce qui rendrait le fil plus mince et plus long (et créerait également un risque de court-circuit vers un fil adjacent). Cet amincissement/allongement des fils affecterait sûrement la vitesse d'horloge maximale du circuit (ne serait-ce que très légèrement).
De plus, je pense que les concepteurs savent comment contrôler les processus de fabrication pour éviter cet effet spécifique (ou du moins le rendre incroyablement petit). Mais, comme indiqué dans un commentaire ci-dessus, il existe plusieurs autres effets.
Cependant, pour répondre à la question initiale, deux facteurs font qu'il est raisonnable de dire "non, à toutes fins pratiques":
- La grande majorité des circuits informatiques sont "synchronisés" à l'extérieur, le plus souvent avec une sorte d'oscillateur à cristaux contrôlés. Donc, si le circuit ralentit, personne ne le remarquera jusqu'à ce que des erreurs apparaissent, du fait que l'horloge est "plus rapide" que le circuit.
- Plusieurs effets (par exemple, des "moustaches" métalliques poussant sur les circuits - un grave problème de courant lorsque le plomb est retiré des circuits) entraînent une défaillance du circuit bien avant que le ralentissement du circuit ne devienne important, voire même qu'il ne soit plus mesurable.
Ce n'est pas une réponse complète, mais une présentation d'une source possible de dégradation de la vitesse (pas aussi importante que l'étranglement dû à la dégradation du transfert de chaleur mentionné ci-dessus):
Peut-être que le chemin le plus long est augmenté en raison de l'accumulation de charge diélectrique, ce qui oblige le processeur à réduire sa taille pour fonctionner. C'est-à-dire que lorsqu'un vecteur d'entrées est attribué à un circuit logique, un temps fini s'écoule pendant que le système logique physique bascule en place (ce qui définit une liaison supérieure pour la fréquence d'horloge). La dégradation diélectrique se produisant sur chaque transistor, un transistor nécessite une tension plus élevée pour le même temps de montée ou, de manière équivalente, un temps de montée plus faible (moins de vitesse) à la même tension. Si une quantité suffisante de transistors se dégrade (de manière inégale), le chemin le plus long peut très bien changer, ce qui peut dégrader les performances d'un processeur fonctionnant près de sa limite de vitesse logique.
CPU est synonyme (pour la plupart) de processeur multi-core, ce qui, je suppose, est plus susceptible de vous poser des questions.
Certains processeurs multicœurs peuvent désactiver les cœurs qui développent des défauts, qu'il s'agisse de défauts de surchauffe intermittents ou de défaillances permanentes. Reportez-vous à la fonctionnalité d'auto-correction de la puce de recherche Intel à 80 cœurs . Un mauvais cœur est effectivement déclaré inutilisable et ses responsabilités sont réparties sur d'autres cœurs. Moins de cœurs signifie que votre processeur dispose de moins de cycles de traitement et qu'il sera donc plus lent à travailler.
J'imagine que cela deviendra de plus en plus courant à mesure que les fabricants tenteront de suivre la loi de Moore et concentreront de plus en plus de noyaux sur les matrices de processeurs.
Modifier:
laissé dans le commentaire de James est logique.
Selon How-Stuff-Works , le processeur cellulaire de la PS3 a une redondance similaire, il est composé de 8 SPE et en utilise 7, en conservant 1 en réserve en cas de défaillance. Je doute que le processeur fonctionne si 2 SPE échouent, mais je ne trouve pas plus d'informations.
le fonctionnement d'un processeur, lorsqu'il examine le fonctionnement fondamental de CMOS, nécessite de bien comprendre que CMOS entraîne une dissipation de chaleur et que la hausse des températures réduisent les vitesses de balayage, ce qui augmente encore le taux de balayage et le temps de propagation. ainsi que. S'il y a une marge définie dans le temps avant une condition de concurrence, on peut dire avec une vitesse d'horloge constante que le MPU peut exécuter des temps de montée plus lents et des retards d'horloge plus longs, de sorte que la marge avant verrouillage due à une condition de concurrence dans la puce ou dans la mémoire externe peut provoquer l'échec. Cela explique pourquoi les MPU qui fonctionnent à chaud fonctionneront après une période de refroidissement.
Un vieillissement apparent des portes CMOS peut se produire si de la poussière humide s'accumule sur les terrains exposés des autobus exposés. Cela peut ajouter de nombreux pF de charge, ce qui peut réduire le temps de montée des signaux de bus et augmenter la dissipation de chaleur interne, entraînant une réduction supplémentaire des vitesses de balayage.
Une autre cause du vieillissement apparent est l’augmentation du nombre de tâches d’arrière-plan installées par les démarrages de l’utilisateur, ce qui entraîne un excès de chaleur pendant une activité dite inactive. réduire les démarrages peut réduire la charge globale du processeur et ainsi rétablir l’augmentation normale de la température due à l’exécution excessive de processus. Par exemple, XP lors d'une nouvelle installation d'une version commerciale peut avoir 25 processus en cours d'exécution et une version OEM avec de nombreux services installés automatiquement par l'utilisateur et des processus de démarrage dans le registre, peut augmenter ce nombre de processus, comme indiqué dans le Gestionnaire des tâches. processus onglet pour dire 50, et même jusqu'à 100 de mon expérience des utilisateurs inexpérimentés. Désactiver ces processus à l’aide de programmes simples, tels que MSConfig, peut aider, mais WinPatrol est encore meilleur et libère et restaure le fonctionnement à froid.
Comme l'ont souligné d'autres personnes, il existe des mécanismes de défaillance internes qui ralentissent également les vitesses de balayage des portes, appelées rupture diélectrique en fonction du temps due à la croissance de l'électromigration sur le matériau semi-conducteur. Cela dépend des niveaux de contrainte de chaleur et de tension ainsi que de l'exposition au rayonnement gamma dans l'espace.
Tous ces facteurs expliquent l’augmentation de la température et de la perte de temps sur les ordinateurs portables, même après une nouvelle installation de l’image OEM. Les modèles 5 ans vont donc chauffer, ce qui signifie qu'ils doivent avoir des vitesses de balayage plus longues et donc une élévation de température supérieure à la température ambiante, ce qui signifie que les temps de montée doivent être plus lents. Mais la fréquence d'horloge est fixe, de sorte que la performance si vous travaillez est la même jusqu'à ce que la marge tombe à zéro sans avertissement. Alors, surveillez votre élévation de température et ne dépassez pas 70 ° C pour un fonctionnement fiable est mon meilleur conseil. La température maximale recommandée est de 60 ° C, là où la plupart des ventilateurs de processeur commencent à fonctionner à pleine vitesse.
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les processeurs deviennent plus chauds avec le vieillissement. Une raison nécessite et comprend la commutation complémentaire. En termes simples, il s’agit d’un commutateur synchrone à tirer qui s’active tout en fermant le système. Pendant ce temps, il y a un court-circuit momentané en cas de chevauchement dû à des vitesses de balayage ou des temps de commutation inégaux. La nouvelle technologie de CMOS peut compenser cette caractéristique qui dépend de la température et de la tension pour introduire des temps de commutation plus courts, mais avec un temps mort contrôlé pour éliminer les pertes de puissance transitoires lors du croisement. Bien que l’électro-migration soit l’une des raisons des retards supplémentaires, il n’est pas évident que ce soit symétrique.
Néanmoins, l'augmentation de la température du processeur est un phénomène répandu avec le vieillissement {avec les ordinateurs portables détectés par les utilisateurs, qui devenaient de plus en plus chauds au fil des ans}, ce qui explique les raisons. c'est-à-dire que le vieillissement entraîne une augmentation progressive de la vitesse de balayage qui affecte la consommation d'énergie dynamique d'une fréquence d'horloge constante ou un taux de répétition des transitions croisées. Puisque nous savons que la puissance de fuite en régime permanent est négligeable, c’est cette force d’entraînement efficace des sorties complémentaires avec surtension momentanée qui fait monter la température du processeur. La température d'inactivité de la CPU est donc un indicateur fort du vieillissement ou du ralentissement des vitesses de balayage si tout le reste est constant. (Charge de la CPU, V +, température ambiante, efficacité du refroidissement, élimination de la poussière) Votre CPU exécutera toujours les instructions à la même vitesse mais s'exécutera plus chaud et donc avec moins de marge de synchronisation avant une condition de concurrence. (lire les données quand elles ne sont pas prêtes en raison d'un délai de propagation)
Le même phénomène existe dans les processeurs de bureau, mais les utilisateurs peuvent ne pas être conscients de l'augmentation progressive de la vitesse des ventilateurs au fil des années, qui compense l'augmentation de la dissipation thermique due au vieillissement progressif. À ma connaissance, il n'y a pas d'étude empirique, mais d'après mes observations personnelles sur les CPU au cours des 20 dernières années, cela se produit souvent, mais pas dans tous les cas.
Quelques éléments supplémentaires sur certaines des autres réponses.
les cristaux peuvent/dérivent lentement dans le temps, mais ils sont beaucoup plus affectés par la température que par le temps. Par exemple, dès que vous allumez la machine, sa vitesse de fonctionnement est probablement différente de celle d'une machine qui tourne depuis des heures. Cependant, ces différences sont beaucoup trop petites pour être perceptibles.
Il est tout à fait possible d'avoir une défaillance intermittente des connexions sur une puce. Lors de la fabrication d'une puce, ils font (évidemment) de leur mieux pour empêcher cela, mais cela reste possible et existe toujours. Comme les puces ont commencé à chauffer, cela est devenu plus courant. Lorsque/si cela se produit, cependant, il s'agit d'un lot plus susceptible de provoquer l'arrêt complet de la machine par rapport à une exécution normale, mais plus lente qu'elle ne l'a été. Cela ne veut pas dire qu'un ralentissement est impossible, mais très peu probable.
Bien que la correction automatique puisse détecter des erreurs et arrêter certaines parties d'un processeur, les processeurs des ordinateurs (du moins la plupart des) actuels n'incluent pas de telles fonctionnalités. Pour cela, vous recherchez soit un ordinateur central haut de gamme, soit un PC du futur (bien que, certes, pas si lointain d’un futur).
Bien que cela ait très peu à voir avec la vie quotidienne, le vieillissement des composants électroniques suscite des préoccupations. En un mot, et ceci est vrai pour tout composant ou système électronique:
- Si votre CPU a fonctionné quelques heures (ce que les fondateurs en ont fait lors d'essais en usine, un processus connu sous le nom de rodage) sans faute, sa durée de vie sera la même pendant des années. La probabilité qu'il échoue pendant ce temps est proche de 0
- Après plusieurs années, la probabilité d'échec commence à augmenter, il est temps de changer de processeur. Dans les produits grand public, cela se produit généralement après que le composant est devenu obsolète, vous ne craignez donc pas trop
- Si vous aimez les maths, consultez http://en.wikipedia.org/wiki/Failure_rate
Donc, oui, si votre processeur est très ancien, vous pouvez deviner que certains composants de celui-ci (certains éléments de cache ne répondent pas et causent toujours des défauts de page; ou un cœur de processeur perdu) peuvent le ralentir. Mais vous aurez probablement plus de succès en regardant ailleurs.
N'oubliez pas non plus qu'un ordinateur comporte de nombreux composants, petits ou grands, qui vieillissent beaucoup plus rapidement que le processeur. Comprenant :
- disques durs avec des pièces mécaniques qui s'usent
- connecteurs qui corrodent
- dissipateurs qui bougent et deviennent poussiéreux
- condenseurs chimiques
- les soudures qui corrodent ou se déplacent par vibrations
Si vous ne nettoyez pas le dissipateur de chaleur et que les ventilateurs de votre ordinateur deviennent plus chauds et que les performances du système ralentissent. Étant donné que les particules de poussière mettent un certain temps à s’installer dans ces zones, nous avons l’impression que la vitesse et les performances de l’unité centrale sont réduites.
Oui, cela dépend de l'utilisation de l'utilisateur. Le disque dur est celui qui vieillit dès qu'il est infecté par des secteurs défectueux.
Ensuite, lorsque les programmes haut de gamme fonctionnent sur l’ancienne configuration, le maximum de visuels est absorbé. Ainsi, la technologie ralentit et, avec le temps, votre technologie augmente là où votre système ne pouvait pas répondre aux exigences logicielles. le système devient plus lent quand il vieillit.
La chaleur est le facteur le plus important de la vitesse du processeur. Cela dit, selon le type de processeur utilisé sur votre machine, la vitesse peut être réduite de manière dynamique pour rester dans une plage de température "sûre". La plupart des processeurs peuvent le faire. Vous pourriez ne pas savoir que ça se passe. Cependant, la température ne devrait pas augmenter avec l’âge, si vous nettoyez le dissipateur thermique régulièrement et que la pâte thermique n’est pas appliquée de manière incorrecte.