CPU的老化会影响其性能吗？[关闭]

这是有关CPU如何运行的假设问题。如果我购买了两个相同的CPU，并使用了一个长期（例如一年），它的速度是否与未使用的CPU相同？使用的CPU上的时钟周期数，请求等待时间等是否会少于未使用的CPU？

一个支持的论点可能是机械设备会随着时间推移而退化，尽管CPU没有活动部件（外部风扇除外），但它的电路确实会因热量和电压尖峰而损坏。可以说，经过一年的大量使用，由于路径变窄等原因，电路会退化并且电子可以通过的次数更少。

这是CPU工作方式的本质，还是只是工作或损坏而其间没有速度下降？

CPU的老化会影响其性能吗？
经过一年的大量使用，由于路径变窄等原因，电路会退化并且电子可以通过的次数更少。

没有，

晶体振荡器

CPU的速度由晶体振荡器决定-据我所知，这是大多数CPU的外部部件

图片来自TechRepublic文章

晶体会随时间缓慢缓慢地发生频率变化，称为老化。

但是，我怀疑这不是一个重要因素。

随年龄的漂移通常在DT-26晶体的使用寿命中第一年为4 ppm，每年为2 ppm。

（来自TI关于RTC IC的信息，但我认为总体而言，该速率与定时晶体相似）

CPU半导体的变化

Breakthrough发布了一篇指向IEEE文章的链接，该文章描述了随着时间的推移半导体受到影响的多种方式。

因此，CPU能够支持的最大时钟速度可能会随时间降低。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下降到晶体振荡器设置的实际运行速度以下。因此，已存储一年的CPU将以与连续使用一年的最初相同的CPU相同的速度运行。

CPU散热调节

如果许多CPU的温度超过预设阈值，则会降低其速度。可能导致使用了一年的CPU过热的主要因素与CPU本身内部的半导体性能下降无关。因此，这些因素与提出的问题无关。

给定的一对相同的CPU在一年之内的功能差异不太可能引发足够多的散热问题，而散热问题要求其中一个以较低的速度运行。至少，据我所知，没有证据表明这种情况是在一年内发生在因制造缺陷而不被视为保修失败的设备上的。

CPU能效

许多计算机，尤其是便携式计算机，都经过类似设计，可以减少闲置时的能耗。同样，这与所陈述的问题并不真正相关。

从理论上讲，不，CPU的整个生命周期应以基本相同的速度运行。

是的，实际上，随着时间的流逝，CPU会变慢，这是因为散热器上积聚了灰尘，并且预装的计算机通常随附的劣质导热膏会降解或蒸发。这些影响会导致CPU过热，这时它将限制其速度以防止损坏。

不过，清洁散热器并重新涂上导热膏应使其与新的一样好。

注意：如果您是由于旧计算机的速度变慢而问这个问题，则还有其他原因 （通常是硬盘驱动器快要死了或电容器弹出）会导致旧计算机随着时间的过去而变慢。

答案很简单，没有一个CPU会随着年龄的增长而变慢。

答案略长：

只要所有连接和晶体管都正常工作，CPU就会工作。虽然在普通电线中可能会发生移动，使连接断断续续，但在CPU上却并非如此：

• 电路被蚀刻到硅中
• 事情要小得多

如果确实发生故障，则可能发生任何事情：从数学错误到计算机无法启动。

我会说-这个问题的本质-与物理硬件的关系很少-与我们的看法以及我们运行的软件的相对性能随时间变化有关。

在这种情况下1's and 0's- 几乎不会发生任何事情，特别是对CPU而言-会彻底（甚至统计上）改变机器的整体性能-而不是完全失败。

这个问题引起了我的注意，因为我回想起我一生中不敢相信自己正在使用的机器的时代- 也许只是几年前，我才认为那台机器如此之快 -我现在正遭受着折磨那时的速度似乎非常缓慢。

更为乐观的是-摩尔的律师似乎处于休假状态-软件开发人员近年来取得了重大进步-似乎侧重于微调性能，而不是依赖于蛮力。当我说我的8核Xenon 2.8 GHz Mac Pro 现在看起来比2008年购买时快2倍或3倍时，这并不夸张。这些有意义且可测量的差异可能仅是由于软件的大量改进/优化所致侧。

我的意思是，人为的思想/我们的看法/我们的期望，再加上操作环境的其他更灵活的方面，比起工厂规格的任何变化都具有指数级的影响-您可能会担心。

如果我购买了两个相同的CPU，并使用了一个长期（例如一年），它的速度是否与未使用的CPU相同？

是，很可能是。CPU的运行速度是可变的，由最终用户设置（尽管通常会根据制造商的规范自动设置）。但是，您可能会发现，在第一年末，未使用的CPU（假设它们与开始时完全相同）比使用的CPU 超频好。这种影响可以归因于晶体管老化，您在问题稍后会暗示：

虽然CPU没有活动部件（外部风扇除外），但它的电路确实会因热量和电压尖峰而损坏。可以说，经过一年的大量使用，由于路径变窄等原因，电路会退化并且电子可以通过的次数更少。

确实是这种情况，也正是使用CPU之后发生的情况。

与车辆相似，当电子通过导体时，导体上会发生磨损。热量还会影响晶体管的老化，这就是为什么CPU芯片设计用于特定范围的工作温度的原因。在操作过程中，电子必须穿过半导体材料中的某些层，随着时间的推移它们会降解。这导致各个晶体管的开关速度随时间增加，从而使其“变慢”。

但是，正如我之前所说，CPU速度由最终用户设置。它是一个同步数字电路，并且运行速度将达到您的要求-即使传播延迟超过了切换时间，并且计算机崩溃了。这就是随着CPU老化而发生的情况。随着时间的流逝，CPU中的各个子单元将花费越来越长时间来完成其计算，从而导致CPU不稳定。

可以通过降低时钟速度，减轻CPU速度，补偿增加的传播延迟来减轻这种影响。也可以通过增加CPU电压（减少晶体管的切换时间，允许更高的时钟速度）来减轻这种影响，但是提高CPU电压只会使晶体管老化得更快。

这就是为什么我们说处理器随着时间的流逝而变得越来越慢-处理器在更高的速度下变得不稳定，需要您随时间降低时钟速度。好消息是，这种影响通常在数年的时间范围内很明显。

我想起了一些早期集成电路中出现的效果：当相对较高的电流密度通过金导线时，实际上金的物理迁移类似于河流随时间的蜿蜒而行。在拐角处，拐角将缓慢向外迁移（就像在河中的牛弓弯曲一样），使电线变细和变长（并且还可能会短路到相邻的电线）。导线的这种细化/加长肯定会影响电路的最大时钟速度（如果影响很小）。

再者，我相信设计师知道如何控制制造过程以防止这种特定影响（或至少使其变得不可估量）。但是，正如上面评论中指出的那样，还有其他一些影响。

但是，有两个因素使我们有理由对原始问题说“不，出于所有实际目的”：

1. 绝大多数计算机电路都在外部“计时”，最常见的是某种晶控振荡器。因此，如果电路速度变慢，直到时钟开始比电路“更快”，直到错误开始出现，才引起注意。
2. 有多种影响（例如，电路上生长的金属“晶须”（由于从电路中移除了铅会导致严重的电流问题））早在电路减速变得明显甚至无法测量之前就导致了电路故障。

这不是一个完整的答案，而是一个可能的速度下降源的表示（尽管不如上面提到的由于传热退化导致的节流那么重要）：

可能由于介电电荷的积累而延长了最长的路径，从而导致处理器缩小以发挥作用。就是说，当输入向量被提供给逻辑电路时，有限的时间就会过去，而物理逻辑系统会嘎嘎作响（这为时钟频率设置了上限）。介电退化发生在每个晶体管上，使得晶体管在相同的上升时间需要较高的电压，或者在相同的电压下等效地需要较低的上升时间（速度较慢）。如果足够数量的晶体管降级（不均匀），则最长路径可能会发生很好的变化，这可能会降低在接近其逻辑速度极限的情况下运行的处理器的性能。

在大多数情况下，CPU是多核处理器的代名词，我怀疑您很可能会问。

某些多核处理器可能会禁用出现故障的内核，这些故障可能是间歇性的过热故障，也可能是永久性故障。请参阅80核Intel研究芯片的自我校正功能。坏的内核实际上被标记为不可用，并且其职责也分配给其他内核。更少的内核意味着您的处理器可用的总CPU周期更少，因此执行工作会较慢。

我认为随着制造商努力遵守摩尔定律，并将更多的内核塞入处理器管芯中，这种情况将变得越来越普遍。

编辑：

留下来让詹姆斯的评论有意义。

根据How-Stuff-Works的说法，PS3的Cell处理器具有类似的冗余性，它由8个SPE组成，使用7个，在发生故障时保留1个备用。我怀疑如果2个SPE出现故障，处理器是否可以工作，但是我找不到更多信息。

在查看CMOS的基本操作时，CPU如何工作需要了解CMOS压摆率会导致散热，而温度升高会降低压摆率，从而进一步增加压摆率，并且传播时间也会增加。如果在竞争条件之前的时序中存在设定的余量，那么可以说以恒定的时钟速度，MPU可能会运行较慢的上升时间并增加时钟延迟，因此由于芯片或外部存储器中的竞争条件而导致锁定前的余量可能导致失败。这解释了为什么热运行的MPU在冷却期后仍可以工作。

如果潮湿的灰尘积聚在裸露的总线焊接区上，可能会导致CMOS栅极的明显老化。这样可以增加许多pF的负载，从而可以减少总线信号的上升时间并增加内部散热，从而导致压摆率进一步降低。

明显老化的另一个原因是用户启动程序安装的后台任务数量增加，并导致在所谓的空闲活动期间产生过多的热量。整理启动程序可以减少总体CPU负载，并因此恢复正常的温度上升，这是由于运行过多的进程所致。例如，全新安装零售版XP的XP可能正在运行25个进程，而OEM版本中注册表中有许多用户自动安装的服务和启动进程，则可能会增加该进程的数量（如TaskManager进程标签所示）为50，甚至根据我经验不足的用户的经验，甚至多达100。使用简单的程序（例如MSConfig）使这些进程陷入困境可以提供帮助，但是WinPatrol更好，并且可以释放并恢复新的出色操作。

正如其他人指出的那样，存在内部故障机制，这也减慢了因材料在半导体材料上的电迁移生长而引起的随时间变化的介电击穿的栅极压摆率。这取决于热量和电压的应力水平，还取决于暴露于太空中的伽玛射线。

所有这些因素都导致即使笔记本电脑重新安装了OEM映像后，笔记本电脑仍会因老化而导致温度升高和时间裕度损失的原因。因此，5年以上的老旧笔记本电脑会运行得更热，这意味着它们必须具有更长的压摆率，从而使温度升高到高于环境温度，这意味着它必须运行较慢的上升时间。但是时钟速率是固定的，因此在正常工作之前，性能将保持不变，直到余量降至零而无任何警告。因此，监视温度上升并且不超过70'C以获得可靠的操作是我的最佳建议。在大多数CPU风扇开始全速运行时，最好选择最高60'C。

CPU老化会导致温度升高的原因有很多。原因之一是需要并理解互补切换。简而言之，它是一个同步上拉开关，在下拉开关关闭时打开。在过渡期间，如果压摆率或开关时间不相等，则存在瞬时短路。CMOS新技术可以补偿此特性，该特性取决于温度和电压，以引入更快的开关时间，但具有受控的死区时间，以消除分频期间的瞬态功率损耗。尽管ElectroMigration是造成额外延迟的原因之一，但是否对称是不明显的。

随着温度的升高{随着用户逐渐感觉到笔记本电脑多年来逐渐变热}，CPU温度的升高是一个普遍现象，这有助于解释原因。即，老化会导致压摆率逐渐增加，从而影响稳定时钟频率的动态功耗或跨接转换的重复率。由于我们知道稳态泄漏功率可以忽略不计，因此互补输出的这种有效驱动力和瞬时电流浪涌会导致CPU温度升高。因此，如果其他条件不变，则CPU空闲温度是老化或转换速率降低的有力指标。（CPU负载，V +，环境温度，冷却效率，除尘）较热，因此在发生比赛状况之前具有较小的时间余量。

台式机CPU中也存在相同的现象，但是用户多年来可能并没有意识到风扇速度的逐渐提高，这可以弥补逐渐老化带来的散热增加。据我所知，还没有任何实证研究，但是在很多情况下（并非全部），这是我个人对CPU过去20年的观察。

关于其他一些答案的一些额外细节。

1. 晶体可以/随时间缓慢漂移，但是它们受温度的影响要大于时间。例如，刚打开机器时，其运行速度可能与运行数小时时的速度有所不同。这些差异，然而，太多太小而无法察觉。

2. 芯片上的连接完全可能断断续续出现故障。在制造芯片时，他们（显然）会尽力防止这种情况的发生，但这仍然是可能的，而且仍然会发生。随着芯片开始变热，这种情况变得越来越普遍。当/如果发生这种情况，但是，这是一个很多更容易导致机器完全不是正常运行关闭，但比它慢。这并不是说减速是不可能的，只是极不可能的。

3. 尽管自我校正可以检测到错误并关闭CPU的某些部件，但（至少）当前PC中的CPU不具备此类功能。为此，您正在看的是高端大型机还是未来的PC（尽管，不能再遥遥无期了）。

尽管这与日常生活几乎没有关系，但人们担心电子部件会老化。简而言之，这适用于任何电子组件或系统：

• 如果您的CPU已经工作了几个小时（创始人将其作为工厂测试的一部分来完成，这是一种称为老化的过程），那么它将持续数年。在此期间它将失败的可能性接近于0
• 几年之后，故障可能性开始增加，是时候更换您的CPU了。在消费类产品中，这通常是在组件早已过时之后发生的，因此您不必担心
• 如果您喜欢数学，请访问http://en.wikipedia.org/wiki/Failure_rate

因此：是的，如果您的CPU很旧，您可以猜测CPU的某些组件（某些缓存命令不响应，并且总是会导致页面错误；或者CPU内核丢失）会降低它的速度。但是您很可能会在其他地方获得更好的成功。

另外，请记住，计算机具有许多大型或小型组件，它们的老化时间比CPU快得多。包含 ：

• 机械零件磨损的硬盘
• 腐蚀的连接器
• 移动并积满灰尘的散热器
• 化学冷凝器
• 腐蚀或通过振动移动的焊接

如果不清洁散热器和风扇，则CPU会变热，并且系统性能会降低。由于粉尘颗粒需要一些时间才能沉降到这些区域，因此我们感觉随着时间的推移，CPU速度和性能都在下降。

是的，它的确如此-这取决于用户的使用情况，硬盘是随年龄增长而感染坏扇区的设备。

然后，当高端程序在旧配置上运行时，它会吸收最大的视觉效果，因此速度变慢，并且随着时间的流逝，您的技术在系统无法满足软件要求的地方增加了...因此，您/我们系统老化时会变慢。

热量是影响CPU速度的最重要因素。也就是说，根据您计算机中的CPU，它可能会动态降低速度，以保持在“安全”温度范围内。大多数CPU都可以做到这一点。您可能不知道它正在发生。但是，如果定期清洁散热器，温度不会随年龄而升高，并且不会不当地涂抹导热膏。

这是有争议的。这取决于。通常按照理论，简单否。但是根据您的使用时间，CPU电源的负载和外部电源状态，如果在没有UPS的情况下工作，主板会退化，因此CPU的负载可能会增加。但是在理想条件下工作将与新工作一样。由于CPU的内部包含数十亿个晶体管，所以随着时间的流逝，如果它们的性能下降，则将降低CPU性能。因此，一般而言，即使在全新安装后，有时我们也会面临系统速度下降的问题。

但总的来说没有。