自从电脑和智能手机进入大众的视野,一直有一个亘古难题困扰用户——为什么我的电脑/手机用了两三年就变慢了?这个时候我们去咨询朋友,都会得到差不多的答案:时间太长了,CPU老了变卡变慢。我们不去纠结为什么电脑/手机会变慢,而是浅聊一下对于CPU而言真的会因为变老而速度变慢,没有新的CPU速度快吗?
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术语解释
为了防止一些术语造成阅读不畅,这里统一作一个简单的说明:
失效率:简单理解为CPU用坏的概率。
生命周期:生命的整个过程,类比人的一生。
CPU 的生命周期包含如下三个时期
一、早期失效期(Infant Mortality)
红色的曲线表示CPU在开始使用时的失效率时很高的,但随着CPU的工作时间增加,失效率会大幅度降低。之所以造成这种情况,是因为CPU的原材料和制造所带来的缺陷。红色的曲线就是描述这种情况
二、随机失效期(Random Failures)
绿色的直线表示由于CPU的制造过程中因为质量缺陷、环境、材料弱点和使用不当等因素造成CPU会随机失效,在图像上表示为一条直线,也就是一个常数。
三、耗损失效期(Wear-out)
蓝色的曲线表示前期CPU错误率极低,随着时间的增长,到了后期开始错误率大幅提高,也是CPU老化失效的原因。
浴缸曲线模型(Bathtub Curve Model)
浴缸曲线模型是用来描述半导体产品随时间变化的瞬时故障率的通用曲线。对CPU而言,上面的这三种情况并不是孤立存在的。同时,我们也看不出来和浴缸有半分相似。但当我们将三者统一起来的时候就会发现图像长得和浴缸很像——两头高中间低,像一个浴缸一样,因此就称之为“浴缸曲线”。而浴缸曲线所代表的含义是CPU的综合失效率。
现在,一个和上面的理论相悖的现象出现了,因为存在早期失效期,如果上述结论没错,大部分情况下我们的电脑、手机等产品直到换新都没有出现这个所谓的失效期。同时,在换新的时候也要当心是不是运气导致之前的好,这次就不一定,刚买来没多久CPU就会变坏。这时候不仅消费者遭罪,厂商也会面临大量的售后退货问题。
不过厂商早就为我们,也是为他们自己想好了解决方案。根据CPU在生命周期中的这种特点——开始时故障率很高,如果没有问题,则可以稳定工作很久,到最后开始老化失效,故障率急剧升高。如果掐头去尾,只保留中间直线部分,便可以解决这个问题。遗憾的是,这个想法只能实现掐头,而去尾只能依靠消费者下单买新的CPU解决,这是客观因素。
掐头工作很简单,CPU厂商在封测期间,把CPU放入高温高压的环境下做个“大保健”(heat soaking),这样的几个小时对CPU而言相当于过了好几周。然后再把CPU拿出来测试,不好的淘汰掉,好的就可以进入浴缸曲线的底部稳定期,达到出货标准卖给我们。而这个工序也就叫做老化(Burn-in)。大家也会戏说,因特尔的i系列处理器就是挑选CPU的体质,最好的i9,好的i7,一般的i3,差一点的就换个马甲。
老化后CPU就会变慢变卡吗?
CPU的速度是恒定的,在整个生命周期中,CPU的速度不会因为进入耗损失效期后变得反应迟钝(也就是降频),它只会表现为出错,随着时间的增长CPU出错会会越来越多。
因此,CPU并不会出现大家所谓的变卡(迟钝),只会因为到了“晚年”而出错。