Dacă avem două procesoare identice, unul folosit intens timp de 1 an şi unul nefolosit, primul va avea performanţe mai scăzute? Întrebarea e mai degrabă una de natură ipotetică, dar vom încerca să oferim un răspuns şi câteva explicaţii în cele ce urmează.
Uzura procesoarelor
În cazul mecanismelor unde intervin forţe de frecare şi oboseala materialelor putem vorbi de uzură şi scădere a performanţelor, dar într-un procesor va apărea o scădere a performanţelor datorită unei uzuri?
Ştim că procesorul este un conglomerat de tranzistoare, acestea fiind supuse la curenţi de anumite voltaje şi la temperaturi ridicate în timpul funcţionării. Putem spune oare că după, de pildă, un an de funcţionare intensă are loc "deteriorarea circuitelor în urma uzurii şi limitarea fluxului de electroni ce circulă prin circuite"? Funcţionează astfel o unitate de procesare ori nu putem vorbi decât de 2 stări, funcţional şi nefuncţional, fără vreo scădere a vitezei de funcţionare între timp? Se degradează unităţile centrale de procesare în timp ori sunt alţi factori în joc?
Răspunsul este NU. Iată şi câteva explicaţii:
Oscilatorul cu cristal (ceasul procesorului)
Viteza de procesare a unei unităţi centrale este determinată de oscilatorul cu cristal. Cristalele suferă modificări lente şi progresive în frecvenţa de oscilaţie după o perioadă de timp. Această uzură se numeşte îmbătrânire şi este datorată unor fenomene mecanice suferite de cristal. Îmbătrânirea cristalului nu este un factor vital pentru performanţa procesorului.
Semiconductoarele suferă schimbări
Este posibil ca viteza de lucru a ceasului unui procesor să scadă în timp. Totuşi, în marea majoritatea cazurilor acest lucru nu va face ca viteza maximă teoretică a unui procesor să scadă, într-un an, sub viteza de procesare a sistemului determinată de oscilator. Deci, un procesor ce a fost folosit 1 an de zile va funcţiona cu aceeaşi viteză cu care operează un procesor identic nefolosit.
Este dificil să stabilim o constantă de diminuare a vitezei de lucru dintr-un circuit de tranzistoare. Tranzistoarele din procesor pot suferi schimbări în funcţionarea lor normală, schimbări cauzate de o varietate de fenomene cum ar fi aranjamentul circuitului supus trecerii timpului, dar şi fenomene ca voltajul şi temperaturile la care au fost supuse. Există echipe de cercetători care încearcă să rezolve această problemă, însă măsurarea nivelului de îmbătrânire a circuitului presupune utilizarea de echipamente sofisticate ce costă zeci de milioane de dolari şi probarea individuală a fiecărui tranzistor este o activitate extrem de laborioasă.
Microprocesoarele de astăzi conţin miliarde de tranzistoare ce operează la viteze incredibile, de 3 miliarde cicluri pe secundă. Această viteză foarte mare ne dă de înţeles că tranzistoarele ating o temperatură de lucru pe măsură, ceea ce accelerează scăderea performanţei.
Intenţia cercetătorilor este de a construi în arhitectura procesorului un sistem de măsurare continue al uzurii circuitelor prin intermediul căruia procesorul să-şi adapteze vitezele de procesare şi voltajul în funcţie de uzură.
De aceea, o viteză de lucru ideală pentru procesoarele de pe piaţă este de aproximativ 3 GHz. Dacă vrem să forţăm această frecvenţă va trebui să aplicăm un sistem de răcire mai sofisticat pentru a încerca să protejăm cât mai bine tranzistoarele de temperaturile infernale la care vor fi supuse în timpul lucrului.
Temperaturile ridicate
Multe procesoare suferă o reducere a vitezei de calcul dacă temperatura depăşeşte pragul limită. Supraîncălzirea procesorului nu este o cauză a degradării semiconductoarelor din interiorul procesorului.
În cazul în care radiatorul procesorului este impregnat cu praf, răcirea necesară procesorului nu va fi asigurată, iar procesorul va încetini frecvenţa de lucru pentru a evita eventualele daune asupra semiconductoarelor. De asemenea, o pastă termoconductoare de proastă calitate sau aplicată incorect va duce la o răcire ineficientă.
De asemenea, alte componente ale calculatorului pot induce utilizatorul în eroare. Spre exemplu, memoriile RAM ce vor funcţiona la frecvenţe mici vor crea impresia unei viteze scăzute de calcul a procesorului central. Limitele de performanţă ale unei plăci video reprezintă un alt motiv pentru care utilizatorul să fie indus în eroare. Acest fenomen este cunoscut sub numele de "bottleneck" (gâtuire, blocaj, strangulare).
Pe lângă gâtuirea suferită datorită componentelor menţionate mai sus, la încetinirea procesorului pot participa şi condensatorii ce nu mai îndeplinesc proprietăţile originale. Acest fapt duce la o schimbare importantă în voltajul curentului necesar în circuit şi trebuie verificaţi înainte de a da întreaga vină pe procesor.
Ca urmare, recomandăm o mentenanţă corespunzătoare a calculatorului prin curăţarea depunerilor de praf şi asigurarea răcirii procesorului.
Adaptare de Bogdan Mihalcea după is-cpu-performance-affected-by-age.
Bibliografie suplimentară utilizată: Transistor aging.
