cpu speed – CPUの性能は加齢とともに影響を受けるのか？

cpu cpu-speed lifespan

CPUの動作についての仮説的な質問です。同一のCPUを2台購入し、1台を長期(例えば1年)使用した場合、未使用のCPUと速度は同じになるのでしょうか？使用しているCPUのクロックサイクル数、リクエストのレイテンシなどは未使用のCPUよりも少なくなるのでしょうか？

それを裏付ける議論としては、機械的なデバイスは時間の経過とともに劣化するということが考えられます。CPUには（外部ファン以外に）可動部分がありませんが、熱や電圧のスパイクによって損傷する可能性のある回路があります。例えば、1年間の集中的な使用で回路が劣化し、電子の通り道が狭くなるなどして、通過できる電子が少なくなったとします

これがCPUの動作の性質なのか、それとも単純に動作しているだけなのか、壊れているだけなのか、その間の速度低下はないのか

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ベストアンサー

CPU の性能は経年変化によって影響を受けるのでしょうか？ 1 年ほど集中的に使用すると、回路が劣化し、経路が狭くなるために通過できる電子が少なくなるなどの問題が発生します

No,

Crystal oscillator

CPUの速度は水晶発振器によって決定されます – 私が知っている限りでは、これはほとんどのCPUの外部部品です

crystal oscillator Mobo with xtal

画像はTechRepublicの記事から

結晶は、経年変化として知られる時間とともにゆっくりと緩やかに周波数が変化します

しかし、これはあまり大きな要因ではないのではないかと疑っています

経年変化に伴うドリフトは、DT-26 結晶の寿命の間、初年度は通常 4ppm、年に 2ppm です

(RTC ICに関するTIより)

CPU半導体が変わる

Breakthroughが、半導体が時間の経過とともに影響を受ける無数の方法を説明したIEEEの論文へのリンクを掲載しています

そのため、CPUの最大クロック速度は時間の経過とともに低下する可能性があります。しかし、ほとんどの場合、これによってCPUの理論上の最高速度が、1年以内に水晶発振器によって設定された実際の動作速度を下回ることはありません。したがって、1年間保存されたCPUは、1年間連続して使用された同一CPUと同じ速度で動作することになります

CPUの温度調節

多くのCPUは、温度があらかじめ設定されたしきい値を超えると速度が低下します。1年経過したCPUが過熱する主な要因は、CPU内部の半導体の劣化とは関係ありません。したがって、これらの要因は定式化された質問とは関係ありません

同一のCPUのペアが1年以内に能力の差が十分に解消され、熱問題が発生して片方のCPUが低速で動作するようになる可能性は低いと思われます。少なくとも、製造上の欠陥による保証対象外のデバイスで、1年以内にこれが発生したという証拠を私は知らない

CPUのエネルギー効率

多くのコンピュータは、特にポータブルなものは、同様にアイドル時のエネルギー消費を減らすように設計されています。繰り返しになりますが、これは記載されている質問とはあまり関係がありません

127　 community wiki　 2017-03-20

理論的には、いや、CPUは基本的に一生同じ速度で動作するはずです

実際には、ヒートシンクにホコリが溜まったり、プレビルト品のコンピュータには低品質の熱伝導ペーストが同梱されていることが多いため、CPUは時間の経過とともに速度が低下します。これらの影響でCPUが過熱し、その時点でダメージを防ぐために速度が低下します

ヒートシンクをクリーニングして、サーマルペーストを塗り直せば、新品同様の状態になるはずです

注意: 古いコンピュータが遅くなっているためにこれを聞いている場合は、古いコンピュータが時間の経過とともに遅くなることを他の理由（通常はハードドライブが死んでいるか、コンデンサが破裂している）があります

73　 community wiki　 2017-03-20

簡単に言うと、CPUは年齢とともに遅くなることはありません

少し長めの回答

CPUはすべての接続部やトランジスタが正常に動作していれば動作します。通常のワイヤーでは接続が断続的になるような動きがあるかもしれませんが、CPUの場合はそうではありません

  • 回路はシリコンにエッチングされています
  • 物事はもっと小さくなっています

もし何かが壊れてしまったら、何かが起こる可能性があります：悪い計算からコンピュータが起動しないまで

37　 community wiki　 2012-08-01

私は、この問題の本質的な核心は、物理的なハードウェアとはあまり関係がないことを主張したいと思います

1's and 0'sの世界では、マシンの全体的な性能を劇的に(あるいは統計的に)変化させるようなこと、特にCPUに起こりうることはほとんどありません

この質問が私の目に留まったのは、私が使用していたマシンが信じられなかったことを人生で何度も思い出したからです – それは、おそらく数年前に私がとても速いと思っていたのと同じものでした – 私は今、その時点では限りなく遅いように見えたものによって拷問されていました

明るい話題としては、ムーア氏の弁護士が休会中のようですが、ソフトウェア開発者はここ数年で大幅な改善を行っています。私の8コアXenon 2.8 GHz Mac Proは、2008年に購入したときと比べて2倍、3倍速くなったと言っても過言ではありません。これらの違いは、ソフトウェア側の大規模な改善や最適化によるものとしか言いようがありません

私が言いたいのは、人間の心/知覚/期待は、他のより柔軟な動作環境の側面と組み合わされて、工場仕様のバリエーションよりも指数関数的に影響力があるということです

12　 community wiki　 2012-08-02

同一のCPUを2台購入し、1台を長期（1年など）使用した場合、未使用のCPUと速度は同じになりますか？

ほとんどの場合、そうです。CPUの動作速度は可変で、エンドユーザーによって設定されます（通常はメーカーの仕様に従って自動的に設定されますが）。しかし、最初の年の終わりには、未使用の CPU (最初から本当に同じ CPU であったと仮定して) の方が、使用済みの CPU よりもオーバークロックが良いことに気づくかもしれません。この効果は、トランジスタの経年劣化に起因している可能性があります

CPUには可動部はありませんが（外付けファン以外は）、熱や電圧スパイクなどでダメージを受ける回路があります。例えば、1年間の集中使用で回路が劣化し、電子の通り道が狭くなるなどして、電子の通り道が少なくなったとします

これはまさにその通りで、CPUを使用した後に起こることです

自動車と同様に、電子が通過することで導体にも多少の摩耗が生じます。熱はトランジスタの経年劣化にも影響するため、CPUダイは特定の動作温度範囲に合わせて設計されています。動作中、電子は半導体材料のいくつかの層を通過しなければならず、時間の経過とともに劣化します。これにより、個々のトランジスタのスイッチング速度が時間の経過とともに上昇し、「遅い」状態になります

しかし、先ほども言ったように、CPUの速度はエンドユーザーが設定するものです。それは同期デジタル回路であり、あなたが指示した通りの速度で動作します–たとえ伝搬遅延がスイッチング時間を超えてコンピュータがクラッシュしたとしてもです。これは、CPUが古くなるにつれて起こることです。時間が経つにつれて、CPU内の様々なサブユニットが計算を終えるのに時間がかかるようになり、CPUが不安定になる

こ の影響は、 ク ロ ッ ク ス ピ ー ド を遅 く し てCPU を遅 く し 、 伝搬遅延の増加を補う こ と で緩和で き ます。この影響は、CPU 電圧を上げることでも軽減できますが、CPU 電圧を上げてもトランジスタのエージングが速くなるだけです

これが、プロセッサが年齢を重ねると遅くなると言う理由です。良いニュースは、この効果は通常、数年単位のタイムスケールで顕著に現れるということです

6　 community wiki　 2012-08-02

初期の集積回路で見られた効果を思い出します。比較的高い電流密度で金配線に電流を流すと、時間の経過とともに川の蛇行に似た物理的な金の移動が起こります。コーナーでは、コーナーがゆっくりと外側に移動していきます(川の丑三つ角のようなもの)。このようにワイヤーが細くなったり長くなったりすることは、回路の最大クロック速度に確実に影響を与えます（ほんのわずかではありますが）

いずれにしても、設計者は、この特定の効果を防ぐために製造工程を制御する方法を知っていると思います（あるいは、少なくとも計り知れないほど小さくすることができます）。しかし、上のコメントにあるように、他にもいくつかの効果があります

しかし、原文の回答で「現実的にはノー」とするのが妥当とされる要素が2つあります

  1. コンピュータ回路の大部分は、外部から「クロック」されており、ほとんどの場合、何らかの水晶振動子で制御されています。そのため、回路が遅くなっても、クロックが回路よりも「速い」ためにエラーが発生するまで誰も気がつきません
  2. 回路の減速が顕著になるずっと前に、あるいは測定可能になるずっと前に、回路の故障を引き起こすいくつかの影響（例えば、回路上に金属の「ひげ」が成長している – 回路から鉛が取り除かれると深刻な電流の問題）があります

4　 community wiki　 2012-08-02

これは完全な回答ではなく、速度劣化の原因となる可能性のあるものを提示したものです（上記の熱伝達劣化によるスロットリングほどではありませんが）

おそらく、誘電体の電荷蓄積により最長パスが増加し、プロセッサが機能するためにスケールダウンしてしまうのではないでしょうか。つまり、ロジック回路に入力のベクトルが与えられると、物理的なロジックシステムがガタガタしている間に有限の時間が経過します(これはクロック周波数の上限ボンドを設定します)。誘電体劣化はすべてのトランジスタに起こり、トランジスタは同じ立ち上がり時間のためにより高い電圧を必要とするようになり、等価的には同じ電圧でより低い立ち上がり時間（より少ない速度）を必要とするようになる。十分な量のトランジスタが（不均一に）劣化すると、最長パスが非常によく変化し、論理速度の限界付近で動作するプロセッサの性能を低下させる可能性があります

4　 community wiki　 2012-08-02

CPUは（ほとんどの場合）マルチコアプロセッサと同義であり、それを聞いている方が多いのではないかと疑ってしまいます

一部のマルチコアプロセッサでは、断続的に発生する過熱フォルトや永久故障のいずれかのフォルトを発生させたコアを無効にすることが可能です。80コアのIntel研究チップの自己修正機能を参照してください

メーカーがムーアの法則に追いつこうとし、プロセッサのダイにこれまで以上に多くのコアを詰め込むようになれば、これが一般的になるのではないかと想像しています

Edit:

を残しているので、ジェームスのコメントは意味があります

How-Stuff-Worksによると、PS3のCellプロセッサも同様の冗長性を持っており、8個のSPEで構成され、そのうち7個を使用し、1個は故障時のために予備として残しているとのこと。2つのSPEが故障した場合、プロセッサは動作しないのではないかと疑っていますが、それ以上の情報は見つかりません

3　 community wiki　 2012-08-02

CMOSの基本的な動作を見る場合、CPUがどのように動作するかを理解するには、CMOSのスルーレートが放熱を引き起こし、温度上昇によりスルーレートが低下することで、さらにスルーレートが上昇し、伝搬時間も増加することを理解する必要がある。競合状態になる前のタイミングにマージンが設定されている場合、一定のクロック速度であれば、MPUは立ち上がり時間が遅くなり、クロック遅延が増加するため、チップや外部メモリの競合状態によるロックアップ前のマージンが故障の原因になる可能性があると言えます。これが、高温で動作するMPUがクールダウン後に動作する理由を説明しています

CMOS ゲートは、露出したバスのはんだ付けランドに湿った埃が蓄積すると、明らかに経年劣化が発生する可能性があります。これにより、バス信号の立ち上がり時間が短縮され、内部の熱放散が増加してスルーレートがさらに低下する可能性があります

明らかな老化のもう一つの原因は、ユーザーのスタートアップによってインストールされるバックグラウンドタスクの数が増加し、いわゆるアイドル活動中に過剰な熱が発生することです。スタートアップをトリミングすることで、全体的なCPU負荷を低減し、過剰なプロセスの実行による温度上昇を正常に戻すことができます。例えば、リテール版のXPをクリーンインストールした場合、25のプロセスが実行されているかもしれません。また、OEM版では、多くのユーザーが自動インストールされたサービスやレジストリ内のスタートアッププロセスがあるため、TaskManagerのプロセスタブに表示されているプロセスの数が50、経験の浅いユーザーの私の経験では100まで増加するかもしれません。MSConfigなどの簡単なプログラムを使用してこれらのプロセスをDIsablingは助けることができますが、WinPatrolはさらに良いと無料で、新しいとしてクールな操作を復元します

他の人が指摘しているように、半導体材料上でのエレクトロマイグレーション成長による時間依存絶縁破壊と呼ばれるゲートのスルーレートを遅くする内部故障メカニズムがあります。これは、熱や電圧のストレスレベルや、宇宙空間でのガンマ線への曝露に依存します

これらの要因のすべては、なぜ温度上昇と時間マージンの損失は、OEMイメージの新鮮なインストール後であっても、経年劣化からラップトップで発生する理由に貢献しています。だから5yr古いlatopsは、彼らが長いスルーレートを持っている必要があり、このように周囲の上に上昇した温度上昇を意味し、それが遅い立ち上がり時間を実行している必要がありますことを意味するより熱く実行されます。しかし、クロックレートは固定されているので、マージンが警告なしにゼロに低下するまで性能は同じになります。だから、温度上昇を監視し、信頼性の高い動作のために70’Cを超えないようにすることが私のベストアドバイスです。60’Cは、ほとんどのCPUファンがフルスピードで実行し始める好ましい最大値です

CPUが経年劣化で熱くなる理由はたくさんあります。その理由の一つに、相補的なスイッチングの理解と必要性がある。簡単に言えば、プルアップスイッチがオンになり、プルダウンスイッチがオフになる同期プルアップスイッチである。その間に、不均等なスルーレートやスイッチング時間からのクロスオーバーが発生すると、瞬間的にショートしてしまう。CMOSの新技術は、温度や電圧に依存するこの特性を補正し、より高速なスイッチング時間を導入しながらも、クロスオーバー時の過渡的な電力損失を排除するために制御されたデッドタイムを持つようにしています。エレクトロマイグレーションは追加の遅延の原因の一つですが、これが対称的かどうかは明らかではありません

CPUの温度上昇は、経年劣化に伴う現象として広く見られるものであり、その理由を説明するのに役立ちます。定常状態のリーク電力は無視できるものであることがわかっているので、CPUの温度を上昇させるのは、瞬間的な電流サージを伴う相補的な出力の有効な駆動力です。したがって、CPUのアイドル温度は、他のすべてのものが一定であれば、スリューレートの老化や減速の強力な指標となります。(CPU負荷、V+、周囲温度、冷却効率、ダスト除去) YOur CPUは同じ速度で命令を実行しますが、より高温で動作するため、競合状態が発生する前にタイミングマージンが少なくなります。(伝搬遅延のために準備ができていないときにデータを読み出す)

デスクトップ用CPUにも同じ現象は存在しますが、ユーザーは、経年変化による放熱量の増加を補うために、ファンの回転数が徐々に増加していることに気づかないかもしれません。私の知る限りでは実証的な研究はありませんが、過去20年間のCPUの個人的な観察では、この現象は多くの場合に起こるが、すべてではないということです

3　 community wiki　 2012-08-02

他の回答の一部については、いくつかの余計なものがあります

  1. 結晶は時間の経過とともにゆっくりとドリフトすることができますが、時間よりも温度の方がはるかに影響を受けます。例えば、マシンの電源を入れた直後は、何時間も運転していた時とは少し違った速度で動いていることでしょう。しかし、これらの違いは、知覚するにはあまりにも小さすぎます

  2. チップ上の接続部に断続的な故障が発生することは完全に可能です。チップを製造する際には、（明らかに）これを防ぐために最善を尽くしていますが、それはまだ可能であり、まだ起こっています。チップが高温で動作するようになってきたため、これはより一般的になってきています。これが起こると、しかし、それはマシンが完全にシャットダウンする原因となる可能性が高く、通常の動作よりも遅くなります。これは、スローダウンが不可能であるとは言いませんが、非常に可能性が低いというだけです

  3. 自己修正機能はエラーを検出してCPUの一部をシャットダウンすることができますが、現在のPCに搭載されている（少なくともほとんどの）CPUにはそのような機能は搭載されていません。そのためには、ハイエンドのメインフレームか、未来のPCのどちらかを探すことになります(とはいえ、今のところ、それほど遠い未来ではありませんが)

2　 community wiki　 2012-08-02

日常生活にはほとんど関係のないことですが、電子部品の老化が懸念されています。一言で言えば、これはどんな電子部品やシステムにも言えることです

  • もしあなたのCPUが故障なく数時間（工場でのテストの一環として行われている、バーンインと呼ばれるプロセス）働いたならば、それは何年も同じように持続します。この間に故障する確率は0に近いです
  • 数年経って故障確率が高くなり始めたら、CPUを買い替える時期です。コンシューマ製品の場合、一般的には部品が古くなってから起こるので、あまり気にすることはありません
  • 数学が好きなら、http://en.wikipedia.org/wiki/Failure_rateを見てみましょう

だから: はい、あなたのCPUが非常に古い場合は、CPUのいくつかのコンポーネント（いくつかのキャッシュが応答せず、常にページフォルトを起こす;または失われたCPUコア）がそれを遅くすることができることを推測することができます。しかし、あなたはほとんどの場合、他の場所を探してより良い成功を持っているでしょう

また、コンピュータには、CPUよりもはるかに早く老朽化する大小の部品がたくさんあることを覚えておいてください。を含みます

  • 機械的な部分が摩耗するハードディスク
  • 腐食するコネクタ
  • 動いてほっこりするヒートシンク
  • chemical condensers
  • 腐食したり、振動で移動したりする溶接部

1　 community wiki　 2012-08-01

ヒートシンクやファンの清掃を怠ると、CPUが高温になり、システムのパフォーマンスが低下します。埃の粒子が沈降するのに時間がかかるので、その間にCPUの速度や性能が低下しているような気がします

1　 community wiki　 2012-08-02

それはそうです – それはユーザーの使用状況に依存します、それはそれが古くなるにつれて、それが悪いセクタに感染しているので、すぐに古くなるのはハードディスクドライブです

そして、よりハイエンドのプログラムが古い構成で実行されると、最大のビジュアルを吸うので、遅くなり、年齢が経つにつれて、あなたのシステムがソフトウェアの要件を満たすことができなかったところで、あなたの技術が増加します… だから、あなたの/あなたのシステムは、それが古くなると遅くなると言われています

0　 community wiki　 2012-08-02

熱はCPUの速度を左右する最も重要な要素の一つです。これは、お使いのマシンに搭載されているCPUによっては、「安全な」温度範囲内にとどまるように動的に速度を低下させることができると言われています。ほとんどのCPUはこれを行うことができます。あなたはそれが起こっていることに気づかないかもしれません。あなたが定期的にヒートシンクをきれいにし、熱ペーストが不適切に適用されていない場合、温度は、しかし、年齢とともに上昇するべきものではありません

0　 community wiki　 2012-08-02

これは議論の余地があります。それは依存しています。一般的には、理論的には単純にNOです。しかし、使用時間やCPU電源への負荷、外部電源の状態によっては、UPSなしで作業するとマザーボードが劣化し、CPUへの負荷が上昇することがあります。しかし、理想的な状態であれば、新品同様の性能を発揮します。CPUの内部には数十億個のトランジスタがあり、時間の経過とともに性能が低下すると、CPUの性能も低下します。だから、一般的には時々我々は、新鮮なインストール後も、システムの速度低下に直面しています

しかし、一般的には、そのいいえ

-1　 community wiki　 2012-08-02

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