Dies ist eine hypothetische Frage zur Funktionsweise einer CPU. Wenn ich zwei identische CPUs kaufe und eine Langzeit-CPU (z. B. ein Jahr) benutze, ist die Geschwindigkeit der nicht verwendeten CPU identisch? Ist die Anzahl der Taktzyklen, die Latenz der Anforderungen usw. auf der verwendeten CPU geringer als die der nicht verwendeten CPU?
Ein unterstützendes Argument könnte sein, dass sich mechanische Geräte mit der Zeit verschlechtern. Eine CPU hat zwar keine beweglichen Teile (außer dem externen Lüfter), aber Schaltkreise, die durch Hitze und Spannungsspitzen beschädigt werden können. Nehmen wir an, dass sich die Schaltkreise nach einem Jahr intensiver Nutzung verschlechtern und weniger Elektronen passieren können, da der Pfad enger ist usw.
Ist dies die Art und Weise, wie eine CPU arbeitet, oder funktioniert sie einfach oder ist sie kaputt, ohne dass sich die Geschwindigkeit dazwischen verschlechtert?
Antworten:
Nein,
Kristalloszillator
Die Geschwindigkeit einer CPU wird von einem Quarzoszillator bestimmt - soweit ich weiß, handelt es sich bei den meisten CPUs um einen externen Teil
Bild aus dem TechRepublic-Artikel
Ich vermute jedoch, dass dies kein wesentlicher Faktor ist.
(von TI in Bezug auf einen RTC-IC, aber ich glaube, dass diese Rate für Timing-Kristalle im Allgemeinen ähnlich ist)
CPU Semiconductor wechselt
Breakthrough hat einen Link zu einem IEEE-Artikel gepostet , der die Vielzahl von Möglichkeiten beschreibt, wie Halbleiter im Laufe der Zeit beeinflusst werden.
Es ist daher möglich, dass die maximale Taktrate, zu der die CPU fähig ist, mit der Zeit abnimmt. In den meisten Fällen wird dies jedoch nicht dazu führen, dass die theoretisch maximal mögliche Geschwindigkeit der CPU innerhalb eines Jahres unter die vom Quarzoszillator eingestellte tatsächliche Betriebsgeschwindigkeit fällt. Daher läuft eine CPU, die ein Jahr lang gespeichert wurde, mit der gleichen Geschwindigkeit wie eine ursprünglich identische CPU, die ein Jahr lang ununterbrochen verwendet wurde.
CPU Wärmeregulierung
Viele CPUs reduzieren ihre Geschwindigkeit, wenn ihre Temperatur einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet. Die Hauptfaktoren, die zu einer Überhitzung einer einjährigen CPU führen können, haben nichts mit der Verschlechterung der Halbleiterqualität in der CPU selbst zu tun. Daher haben diese Faktoren keinen Einfluss auf die formulierte Frage.
Es ist unwahrscheinlich, dass ein bestimmtes Paar identischer CPUs innerhalb eines Jahres eine ausreichende Leistungsdifferenz aufweist, um thermische Probleme auszulösen, bei denen sich einer von ihnen mit verringerter Geschwindigkeit selbst ausführen muss. Zumindest sind mir keine Beweise dafür bekannt, dass dies innerhalb eines Jahres bei einem Gerät aufgetreten ist, das nicht als Garantiefehler aufgrund eines Herstellungsfehlers angesehen wird.
CPU Energieeffizienz
Viele Computer, insbesondere tragbare, sind auf ähnliche Weise dafür ausgelegt, den Energieverbrauch im Leerlauf zu senken. Auch dies ist für die angegebene Frage nicht wirklich relevant.
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Theoretisch sollte eine CPU während ihrer gesamten Lebensdauer im Grunde genommen mit der gleichen Geschwindigkeit laufen.
In der Praxis werden CPUs mit der Zeit langsamer, da sich Staub auf dem Kühlkörper ansammelt und die minderwertige Wärmeleitpaste, mit der vorgefertigte Computer häufig geliefert werden, sich verschlechtert oder verdunstet. Diese Effekte führen zu einer Überhitzung der CPU. Ab diesem Zeitpunkt wird die Geschwindigkeit gedrosselt, um Schäden zu vermeiden.
Durch Reinigen des Kühlkörpers und erneutes Auftragen der Wärmeleitpaste sollte diese jedoch so gut wie neu sein.
Hinweis: Wenn Sie dies fragen, weil ein alter Computer langsamer wird, gibt es andere Gründe (in der Regel sterbende Festplatten oder kaputte Kondensatoren), die dazu führen, dass alte Computer mit der Zeit langsamer werden.
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Kurze Antwort, nein, eine CPU wird mit zunehmendem Alter nicht langsamer.
Etwas längere Antwort:
Eine CPU funktioniert, solange alle Anschlüsse und Transistoren ordnungsgemäß funktionieren. Während in einer normalen Leitung möglicherweise Bewegungen auftreten, die die Verbindung zeitweise unterbrechen lassen, ist dies auf der CPU nicht der Fall, da:
Wenn etwas kaputt geht, kann alles passieren: von schlechter Mathematik bis zum Computer, der nicht startet.
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Ich würde behaupten, dass das Herzstück dieser Angelegenheit weniger mit physischer Hardware zu tun hat, als vielmehr damit, wie sich unsere Wahrnehmungen und die relative Leistung der von uns ausgeführten Software im Laufe der Zeit ändern.
In einer Welt, in der
1's and 0's- außer einem Totalausfall - nur sehr wenig passieren kann, insbesondere bei der CPU - die Gesamtleistung der Maschine drastisch (oder sogar statistisch) verändert wird.Diese Frage fiel mir auf, weil ich mich an Zeiten in meinem Leben erinnerte, in denen ich nicht glauben konnte, dass die Maschine, die ich benutzte, dieselbe war, die ich vielleicht erst ein paar Jahre zuvor für so schnell gehalten hatte , von der ich jetzt gefoltert wurde was zu diesem Zeitpunkt unendlich langsam zu sein schien.
Positiv ist zu vermerken, dass die Softwareentwickler in den letzten Jahren große Verbesserungen vorgenommen haben, da sich die Anwälte von Moore anscheinend in der Pause befanden und sich eher auf die Feinabstimmung der Leistung als auf das Vertrauen in die Brute Power konzentrierten. Es ist keine Übertreibung, wenn ich sage, dass mein 8-Core-Xenon-2,8-GHz-Mac Pro jetzt doppelt oder dreifach schneller ist als beim Kauf im Jahr 2008. Dies sind bedeutsame und messbare Unterschiede, die nur auf massive Verbesserungen / Optimierungen der Software zurückzuführen sind Seite.
Ich sage, dass der menschliche Verstand / unsere Wahrnehmungen / unsere Erwartungen in Kombination mit anderen flexibleren Aspekten der Betriebsumgebung exponentiell wirkungsvoller sind als alle Abweichungen von einer Werksspezifikation - über die Sie sich Sorgen machen könnten.
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Höchstwahrscheinlich ja . Die Geschwindigkeit, mit der eine CPU läuft, ist variabel und wird vom Endbenutzer festgelegt (obwohl normalerweise automatisch gemäß den Angaben des Herstellers festgelegt). Es kann jedoch vorkommen, dass die ungenutzte CPU am Ende des ersten Jahres (vorausgesetzt, sie war anfangs wirklich identisch ) besser überlastet als die verwendete CPU. Dieser Effekt ist auf die Alterung der Transistoren zurückzuführen , auf die Sie später in Ihrer Frage hingewiesen haben:
Genau das ist der Fall und genau das passiert nach dem Einsatz einer CPU.
Ähnlich wie bei einem Fahrzeug kommt es zu einem gewissen Verschleiß der Leiter, wenn Elektronen durch sie hindurchtreten. Hitze wirkt sich auch auf die Alterung der Transistoren aus, weshalb der CPU-Chip für einen bestimmten Bereich von Betriebstemperaturen ausgelegt ist. Während des Betriebs müssen die Elektronen durch einige Schichten in den Halbleitermaterialien tunneln und diese mit der Zeit abbauen. Dies bewirkt, dass die Schaltgeschwindigkeit der einzelnen Transistoren mit der Zeit zunimmt, wodurch sie "langsamer" werden.
Wie ich bereits sagte, wird die CPU-Geschwindigkeit vom Endbenutzer festgelegt. Es handelt sich um eine synchrone digitale Schaltung, die so schnell ausgeführt wird, wie Sie es wünschen - auch wenn die Übertragungsverzögerung die Umschaltzeit überschreitet und der Computer abstürzt. Dies ist, was passieren wird, wenn eine CPU altert. Mit der Zeit werden die verschiedenen Untereinheiten in der CPU immer länger brauchen, um ihre Berechnungen abzuschließen, was zu Instabilität in der CPU führt.
Dieser Effekt kann abgeschwächt werden, indem die Taktfrequenz verlangsamt wird, wodurch die CPU langsamer wird, die erhöhten Laufzeitverzögerungen jedoch ausgeglichen werden. Dieser Effekt kann auch durch Erhöhen der CPU-Spannung (wodurch die Schaltzeit für die Transistoren verkürzt wird und eine höhere Taktrate ermöglicht wird) gemindert werden. Durch Erhöhen der CPU-Spannung altern die Transistoren jedoch nur schneller .
Aus diesem Grund wird ein Prozessor mit zunehmendem Alter langsamer. Bei höheren Geschwindigkeiten wird der Prozessor instabil, sodass Sie die Taktrate mit der Zeit verringern müssen. Die gute Nachricht ist , dass dieser Effekt auf einer Zeitskala von in der Regel noticable ist Jahre .
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Ich erinnere mich an einen Effekt, der bei einigen frühen integrierten Schaltkreisen zu beobachten war: Wenn relativ hohe Stromdichten durch die Goldverdrahtung flossen, kam es tatsächlich zu einer physischen Wanderung des Goldes, ähnlich dem zeitlichen Verlauf eines Flusses. An Ecken wanderte die Ecke langsam nach außen (genau wie eine Altarmbiegung in einem Fluss), wodurch der Draht dünner und länger wurde (und außerdem die Gefahr bestand, dass ein Kurzschluss zu einem angrenzenden Draht auftrat). Diese Ausdünnung / Verlängerung der Drähte würde sicherlich die maximale Taktrate der Schaltung beeinflussen (wenn auch nur geringfügig).
Außerdem glaube ich, dass Designer wissen, wie sie die Herstellungsprozesse steuern können, um diesen speziellen Effekt zu verhindern (oder zumindest unermesslich klein zu machen). Wie bereits in einem Kommentar erwähnt, gibt es jedoch mehrere andere Effekte.
Es gibt jedoch zwei Faktoren, die es sinnvoll machen, bei der Beantwortung der ursprünglichen Frage "Nein für alle praktischen Zwecke" zu sagen:
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Dies ist keine vollständige Antwort, sondern eine Darstellung einer möglichen Ursache für eine Geschwindigkeitsverschlechterung (die jedoch nicht so groß ist wie die Drosselung aufgrund der oben erwähnten Verschlechterung der Wärmeübertragung):
Möglicherweise wird der längste Pfad aufgrund des Aufbaus von dielektrischer Ladung vergrößert, wodurch der Prozessor verkleinert wird, um zu funktionieren. Das heißt, wenn ein Vektor von Eingaben an eine Logikschaltung gegeben wird, vergeht eine endliche Zeit, während das physikalische Logiksystem an Ort und Stelle klappert (was eine obere Bindung für die Taktfrequenz festlegt). Die dielektrische Verschlechterung tritt bei jedem Transistor auf, wodurch ein Transistor eine höhere Spannung für dieselbe Anstiegszeit oder äquivalent eine niedrigere Anstiegszeit (geringere Geschwindigkeit) bei derselben Spannung benötigt. Wenn sich eine ausreichende Anzahl von Transistoren verschlechtert (ungleichmäßig), kann sich der längste Pfad sehr gut ändern, was die Leistung in einem Prozessor verschlechtern kann, der in der Nähe seiner logischen Geschwindigkeitsbegrenzung arbeitet.
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CPU ist (für die meisten) ein Synonym für Multi-Core-Prozessoren, nach denen Sie wahrscheinlich eher fragen.
Einige Multi-Core-Prozessoren können Kerne deaktivieren, bei denen es zu Fehlern kommt, entweder zu zeitweiligen Übertemperaturfehlern oder zu dauerhaften Ausfällen. Sehen Sie sich die Selbstkorrekturfunktionen des 80-Core Intel Research Chips an . Ein fehlerhafter Kern wird effektiv als unbrauchbar markiert und seine Verantwortlichkeiten werden auf andere Kerne verteilt. Weniger Kerne bedeuten, dass Ihr Prozessor weniger CPU-Gesamtzyklen zur Verfügung hat und daher langsamer arbeitet.
Ich kann mir vorstellen, dass dies immer häufiger vorkommt, wenn die Hersteller versuchen, das Moore-Gesetz einzuhalten und immer mehr Kerne auf die Prozessorchips stopfen.
Bearbeiten:
links in so macht James Kommentar Sinn.
Laut How-Stuff-Works hat der Cell-Prozessor der PS3 eine ähnliche Redundanz, er besteht aus 8 SPEs, verwendet 7 davon und hält im Fehlerfall 1 in Reserve. Ich bezweifle, dass der Prozessor funktionieren würde, wenn 2 SPEs ausfallen, aber ich kann keine weiteren Informationen finden.quelle
Wie eine CPU arbeitet, wenn ein grundlegender CMOS-Betrieb betrachtet wird, erfordert das Verständnis, dass CMOS-Anstiegsraten eine Wärmeableitung verursachen und steigende Temperaturen die Anstiegsraten verringern, wodurch die Anstiegsrate noch mehr erhöht und die Ausbreitungszeit ebenfalls zunimmt. Wenn es eine festgelegte Zeitspanne vor einer Rennbedingung gibt, kann mit konstanter Taktgeschwindigkeit gesagt werden, dass die MPU langsamere Anstiegszeiten und erhöhte Taktverzögerungen ausführen kann, so dass die Zeitspanne vor dem Blockieren aufgrund einer Rennbedingung im Chip oder im externen Speicher sein kann scheitern. Dies erklärt, warum MPUs, die heiß laufen, nach einer Abkühlphase funktionieren.
Offensichtliche Alterung der CMOS-Gates kann auftreten, wenn sich feuchter Staub auf den freiliegenden gelöteten Busanschlüssen ansammelt. Dies kann viele pF Belastung hinzufügen, was die Anstiegszeit von Bussignalen verringern und die interne Wärmeableitung erhöhen kann, was eine weitere Verringerung der Anstiegsgeschwindigkeiten bewirkt.
Eine weitere Ursache für offensichtliche Alterung ist die erhöhte Anzahl von Hintergrundaufgaben, die vom Benutzer beim Starten installiert werden und bei so genannten Leerlaufaktivitäten zu Überhitzung führen. Durch das Trimmen der Starts kann die CPU-Gesamtlast reduziert und somit der normale Temperaturanstieg aufgrund von übermäßig laufenden Prozessen wiederhergestellt werden. Beispielsweise können in XP bei einer Neuinstallation einer Verkaufsversion 25 Prozesse ausgeführt werden und in einer OEM-Version mit vielen automatisch installierten Diensten und Startprozessen des Benutzers in der Registrierung diese Anzahl von Prozessen erhöht werden, wie auf der TaskManager-Prozessregisterkarte mit 50 angegeben. und sogar bis zu 100 aus meiner Erfahrung mit unerfahrenen Benutzern. Das Deaktivieren dieser Prozesse mit einfachen Programmen wie MSConfig kann helfen, aber WinPatrol ist noch besser und kostenlos und stellt den kühlen Betrieb als neues Programm wieder her.
Wie von anderen hervorgehoben, gibt es interne Ausfallmechanismen, die auch die Anstiegsgeschwindigkeiten von Gattern verlangsamen, die als zeitabhängiger dielektrischer Durchbruch aufgrund des Elektromigrationswachstums auf dem Halbleitermaterial bezeichnet werden. Dies ist abhängig von der Belastung durch Wärme und Spannung sowie von der Exposition gegenüber Gammastrahlung im Weltraum.
Alle diese Faktoren tragen dazu bei, dass der Temperaturanstieg und der Zeitverlust bei Laptops aufgrund von Alterung auftreten, selbst nach einer Neuinstallation des OEM-Images. So laufen 5 Jahre alte Latops heißer, was bedeutet, dass sie längere Anstiegsgeschwindigkeiten und damit einen erhöhten Temperaturanstieg über die Umgebungstemperatur haben müssen und dass es langsamere Anstiegszeiten geben muss. Die Taktrate ist jedoch fest eingestellt, sodass die Leistung bei der Arbeit gleich bleibt, bis der Spielraum ohne Vorwarnung auf Null fällt. Überwachen Sie also Ihren Temperaturanstieg und überschreiten Sie 70 ° C nicht, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Dies ist mein bester Rat. 60 ° C sind das bevorzugte Maximum, wenn die meisten CPU-Lüfter mit voller Geschwindigkeit laufen.
Es gibt viele Gründe, warum CPUs mit zunehmendem Alter heißer werden. Ein Grund erfordert und Verständnis für komplementäres Schalten. Einfach ausgedrückt, es ist ein synchroner Pull-Up-Schalter, der sich einschaltet, während sich der Pull-Down-Schalter ausschaltet. In der Zwischenzeit liegt ein vorübergehender Kurzschluss vor, wenn es zu einer Überschneidung von ungleichen Anstiegsgeschwindigkeiten oder Schaltzeiten kommt. Die neue CMOS-Technologie kann diese Eigenschaft kompensieren, die temperatur- und spannungsabhängig ist, um schnellere Schaltzeiten einzuführen, jedoch mit einer kontrollierten Totzeit, um transiente Leistungsverluste während der Frequenzweiche zu vermeiden. Obwohl die Elektromigration ein Grund für zusätzliche Verzögerungen ist, ist es nicht offensichtlich, ob dies symmetrisch ist.
Trotzdem ist der Anstieg der CPU-Temperatur ein weit verbreitetes Phänomen, das mit dem Altern einhergeht (bei Laptops spüren die Benutzer, dass sie im Laufe der Jahre immer heißer werden). Dies hilft, die Gründe zu erklären. Das heißt, Alterung führt zu einer allmählichen Erhöhung der Anstiegsgeschwindigkeit, was sich auf den dynamischen Stromverbrauch einer konstanten Taktfrequenz oder auf die Wiederholungsrate von Übergängen auswirkt. Da wir wissen, dass die Leckleistung im eingeschwungenen Zustand vernachlässigbar ist, treibt diese effektive treibende Kraft der komplementären Ausgänge mit einem momentanen Stromstoß die CPU-Temperaturen in die Höhe. Die CPU-Idle-Temperatur ist also ein starker Indikator für Alterung oder Verlangsamung der Anstiegsgeschwindigkeiten, wenn alles andere konstant ist. (CPU-Last, V +, Umgebungstemperatur, Kühleffizienz, Staubbeseitigung) Ihre CPU führt weiterhin Befehle mit der gleichen Geschwindigkeit aus, läuft jedoch heißer und somit mit weniger Zeitspielraum, bevor eine Rennbedingung eintritt.
Dieselben Phänomene treten bei Desktop-CPUs auf, aber Benutzer bemerken möglicherweise nicht, dass die Lüfterdrehzahl im Laufe der Jahre allmählich ansteigt, um die zunehmende Wärmeabgabe durch allmähliche Alterung auszugleichen. Meines Wissens nach gibt es keine empirischen Studien, aber es sind meine persönlichen Beobachtungen der CPU in den letzten 20 Jahren, dass dies in vielen Fällen geschieht, aber nicht in allen.
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Ein paar zusätzliche Details zu einigen der anderen Antworten.
Kristalle können mit der Zeit langsam driften, aber sie werden viel stärker von der Temperatur als von der Zeit beeinflusst. Wenn Sie beispielsweise die Maschine einschalten, läuft sie wahrscheinlich mit einer etwas anderen Geschwindigkeit als wenn sie stundenlang läuft. Diese Unterschiede sind jedoch viel zu gering, um wahrgenommen zu werden.
Es ist durchaus möglich, dass Verbindungen auf einem Chip zeitweise unterbrochen werden. Bei der Herstellung eines Chips geben sie (offensichtlich) ihr Bestes, um dies zu verhindern, aber es ist immer noch möglich und passiert immer noch. Je heißer die Chips geworden sind, desto häufiger ist dies der Fall. Wenn / falls dies passiert, ist es jedoch viel wahrscheinlicher, dass die Maschine vollständig herunterfährt als normal, aber langsamer als es der Fall war. Das heißt nicht, dass eine Verlangsamung unmöglich, aber sehr unwahrscheinlich ist.
Während die Selbstkorrektur Fehler erkennen und Teile einer CPU herunterfahren kann, verfügen die CPUs in (zumindest den meisten) aktuellen PCs nicht über solche Funktionen. Dafür suchen Sie entweder einen High-End-Mainframe oder einen PC der Zukunft (allerdings nicht mehr allzu weit entfernt von einer Zukunft).
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Dies hat zwar wenig mit dem Alltagsleben zu tun, es gibt jedoch Bedenken hinsichtlich der Alterung von elektronischen Bauteilen. Kurz gesagt, und dies gilt für alle elektronischen Komponenten oder Systeme:
Also: Ja, wenn Ihre CPU sehr alt ist, können Sie davon ausgehen, dass eine Komponente der CPU (ein Teil des Cache-Speichers reagiert nicht und führt immer zu Seitenfehlern) die CPU verlangsamen kann. Aber Sie werden höchstwahrscheinlich einen besseren Erfolg haben, wenn Sie anderswo suchen.
Denken Sie auch daran, dass ein Computer viele große oder kleine Komponenten hat, die viel schneller altern als die CPU. Einschließlich :
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Wenn Sie den Kühlkörper und die Lüfter nicht reinigen, wird die CPU heißer und die Systemleistung verlangsamt sich. Da es einige Zeit dauert, bis sich Staubpartikel in diesen Bereichen festgesetzt haben, haben wir das Gefühl, dass die CPU-Geschwindigkeit und -Leistung mit der Zeit nachlassen.
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Ja, das ist der Fall - es hängt von der Nutzung des Benutzers ab. Die Festplatte ist diejenige, die alt wird, sobald sie mit zunehmendem Alter mit fehlerhaften Sektoren infiziert wird.
Wenn dann High-End-Programme mit der alten Konfiguration ausgeführt werden, wird die maximale Grafikleistung gestört, sodass sie langsamer wird. Mit zunehmendem Alter nimmt Ihre Technologie dort zu, wo Ihr System die Softwareanforderungen nicht erfüllen kann System wird langsamer, wenn es altert.
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Wärme ist der wichtigste Faktor für die CPU-Geschwindigkeit. Abhängig davon, welche CPU sich in Ihrem Computer befindet, kann dies die Geschwindigkeit dynamisch verringern, um in einem "sicheren" Temperaturbereich zu bleiben. Die meisten CPUs können das. Sie wissen vielleicht nicht, dass es passiert. Die Temperatur sollte jedoch nicht mit dem Alter steigen, wenn Sie den Kühlkörper regelmäßig reinigen und die Wärmeleitpaste nicht unsachgemäß aufgetragen wird.
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Das ist umstritten. Es hängt davon ab, ob. Grundsätzlich gilt nach der Theorie Simple NO. Abhängig von Ihren Betriebsstunden, der Belastung der CPU-Stromversorgung und dem Status der externen Stromversorgung verschlechtern sich jedoch die Motherboards, wenn Sie ohne USV arbeiten, und die Belastung der CPU kann steigen. Aber unter idealen Bedingungen zu arbeiten, wird genauso sein wie neu. Da die CPUs im Laufe der Zeit Milliarden von Transistoren enthalten, wird die CPU-Leistung beeinträchtigt, wenn sich ihre Leistung auf irgendeine Weise verschlechtert. Daher sind wir im Allgemeinen manchmal sogar nach Neuinstallationen mit Systemverlangsamungen konfrontiert.
Aber im Allgemeinen ist es nicht.
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